DE102022124034A1

DE102022124034A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102022124034A1
Application number: DE102022124034.7A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hiraki; Kazuya Watanabe
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-03-23
Also published as: US20230092117A1; CN115840171A

Abstract

Ein Magnetsensor 1 enthält eine Mehrzahl von MR-Elementen, die ersten bis vierten Bereichen aufgebracht sind. Der erste bis vierte Bereich enthalten jeweils eine erste Endkante und eine zweite Endkante, die sich an beiden Enden in einer ersten Referenzrichtung befinden, und eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die sich an beiden Enden in einer zweiten Referenzrichtung befinden. Die erste und zweite Endkante erstrecken sich jeweils entlang der zweiten Referenzrichtung. Die dritte und vierte Endkante erstrecken sich jeweils entlang einer dritten Referenzrichtung. Jedes der Mehrzahl von MR-Elementen weist eine Form auf, die in einer Richtung lang ist, die sich von der ersten Referenzrichtung, der zweiten Referenzrichtung und der dritten Referenzrichtung unterscheidet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor mit einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die in einem spezifischen Bereich angeordnet sind.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Magnetsensoren mit magnetoresistiven Elementen sind in den letzten Jahren bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz gekommen. Beispiele für magnetoresistive Elemente enthalten ein magnetoresistives Spin-Ventil-Element. Das magnetoresistive Spin-Ventil-Element enthält eine magnetisierte Schicht mit einer Magnetisierung in einer festen Richtung, eine freie Schicht mit einer Magnetisierung, deren Richtung entsprechend der Richtung eines daran angelegten Magnetfeldes variabel ist, und eine zwischen der magnetisierten Schicht und der freien Schicht angeordnete Zwischenschicht.
Dabei werden zwei Richtungen, die parallel zur Oberfläche des Substrats des Magnetsensors und orthogonal zueinander verlaufen, als X-Richtung und Y-Richtung definiert. Typischerweise sind in einem Magnetsensor mit einer Mehrzahl magnetoresistiver Elemente die Mehrzahl magnetoresistiver Elemente in einem Gittermuster entlang der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet. Die Längsrichtung jedes magnetoresistiven Elements fällt mit der X-Richtung oder der Y-Richtung zusammen.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2016-1118 offenbart eine Stromerfassungsvorrichtung, die eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen enthält. Bei der Stromerfassungsvorrichtung ist jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen so aufgebracht, dass die Längsrichtung des magnetoresistiven Elements relativ zur Längsrichtung und zur Breitenrichtung eines Leiters jeweils schräg ist. Die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen sind jeweils entlang der Längsrichtung und der Breitenrichtung des Leiters aufgebracht.
In Bezug auf einen Magnetsensor enthaltend eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die in einem Gittermuster in einem spezifischen Bereich angeordnet sind, wird hier ein Fall betrachtet, bei dem die Längsrichtung jedes magnetoresistiven Elements relativ zur X-Richtung und zur Y-Richtung jeweils schräg ist, wie bei der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2016-1118. In einem solchen Fall vergrößert sich die Fläche des spezifischen Bereichs, wenn die Anzahl der magnetoresistiven Elemente erhöht wird. Um die Größe des Magnetsensors zu verringern, ist es daher notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um die Fläche des spezifischen Bereichs zu reduzieren. Solche Maßnahmen wurden jedoch bisher noch nicht umfassend berücksichtigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetsensor mit einer reduzierten Größe bereitzustellen, der eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen enthält, die in einem spezifischen Bereich angeordnet sind.
Ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetsensor enthaltend eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die in mindestens einem Bereich aufgebracht sind. Der mindestens eine Bereich enthält eine erste Endkante und eine zweite Endkante, die sich an beiden Enden in einer ersten Referenzrichtung befinden, sowie eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die sich an beiden Enden in einer zweiten Referenzrichtung orthogonal zur ersten Referenzrichtung befinden. Die erste Endkante und die zweite Endkante erstrecken sich jeweils entlang der zweiten Referenzrichtung. Die dritte Endkante und die vierte Endkante erstrecken sich jeweils entlang einer dritten Referenzrichtung, die sich mit der ersten Referenzrichtung und der zweiten Referenzrichtung schneidet. Jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen ist in einer Richtung lang, die sich von jeder der ersten Referenzrichtung, der zweiten Referenzrichtung und der dritten Referenzrichtung unterscheidet.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die erste Endkante und die zweite Endkante des mindestens einen Bereichs jeweils entlang der zweiten Referenzrichtung, und die dritte Endkante und die vierte Endkante des mindestens einen Bereichs erstrecken sich jeweils entlang der dritten Referenzrichtung, die sich mit der ersten Referenzrichtung und der zweiten Referenzrichtung schneidet. Jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen ist in einer Richtung langgestreckt, die sich von jeder der ersten Referenzrichtung, der zweiten Referenzrichtung und der dritten Referenzrichtung unterscheidet. Dadurch kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Magnetsensor mit einer reduzierten Größe erzielt werden.
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausführlicher dargestellt.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der Offenbarung und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Technologie zu erklären.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Magnetsensor-Vorrichtung mit einem Magnetsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Magnetsensor-Vorrichtung.
3 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration der in 1 gezeigten Magnetsensor-Vorrichtung zeigt.
4 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Erfassungsschaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer zweiten Erfassungsschaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer dritten Erfassungsschaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines ersten Chips der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des ersten Chips der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines zweiten Chips der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des zweiten Chips der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist eine Seitenansicht, die ein magnetoresistives Element der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die einen Element-Layout-Bereich der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
13 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die eine vorstehende Fläche, eine erste Endkante und eine vierte Endkante der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen in einem Teil eines ersten Bereichs der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
16 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen eines Magnetsensors eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
17 ist eine Draufsicht, die eine vorstehende Fläche eines Magnetsensors eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
18 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen eines Magnetsensors eines dritten Vergleichsbeispiels zeigt.
19 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen in einem Teil eines ersten Bereichs eines Magnetsensors eines vierten Vergleichsbeispiels zeigt.
20 ist eine Draufsicht, die einen Element-Layout-Bereich eines ersten Modifikationsbeispiels des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
21 ist eine Draufsicht, die einen Element-Layout-Bereich eines ersten Modifikationsbeispiels des Magnetsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
22 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
23 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Magnetsensor-Vorrichtung mit einem Magnetsensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
24 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Erfassungsschaltung der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
25 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer zweiten Erfassungsschaltung der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
26 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer dritten Erfassungsschaltung der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
27 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
28 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen und eine Mehrzahl von Jochen der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
29 ist eine Seitenansicht, die die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen und die Mehrzahl von Jochen der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
30 ist eine Draufsicht, die die Mehrzahl von Jochen der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
31 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Magnetsensor-Vorrichtung mit einem Magnetsensor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
32 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Erfassungsschaltung der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
33 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer zweiten Erfassungsschaltung der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
34 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines ersten Chips der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
35 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des ersten Chips der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden einige beispielhafte Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele der Technologie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Zu beachten ist, dass die folgende Beschreibung auf illustrative Beispiele der Offenbarung gerichtet ist und nicht als Einschränkung der Technologie zu verstehen ist. Faktoren wie beispielsweise numerische Werte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten und die Art und Weise, wie die Komponenten miteinander verbunden sind, sind nur illustrativ und nicht als Einschränkung der Technologie zu verstehen. Ferner sind Elemente in den folgenden Ausführungsbeispielen, die nicht in einem der allgemeinsten unabhängigen Ansprüche der Offenbarung aufgeführt sind, optional und können je nach Bedarf bereitgestellt werden. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Um redundante Beschreibungen zu vermeiden, sind gleichartige Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Zu beachten ist, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
[Erste Ausführungsform]
Eine Konfiguration einer Magnetsensor-Vorrichtung mit einem Magnetsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Magnetsensor-Vorrichtung 100 zeigt. 2 ist eine Draufsicht auf die Magnetsensor-Vorrichtung 100. 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Magnetsensor-Vorrichtung 100 zeigt.
Die Magnetsensor-Vorrichtung 100 enthält einen Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Magnetsensor 1 enthält einen ersten Chip 2 und einen zweiten Chip 3. Die Magnetsensor-Vorrichtung 100 enthält ferner einen Träger 4, der den ersten und zweiten Chip 2 und 3 trägt. Der erste Chip 2, der zweite Chip 3 und der Träger 4 haben jeweils eine rechteckige massive Form. Der Träger 4 hat eine Referenzebene 4a, die eine Oberseite ist, eine Unterseite, die der Referenzebene 4a gegenüberliegt, und vier Seitenoberflächen, die die Referenzebene 4a und die Unterseite verbinden.
Nun wird ein Referenzkoordinatensystem in der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Das Referenzkoordinatensystem ist ein orthogonales Koordinatensystem, das in Bezug auf eine Magnetsensor-Vorrichtung 100 festgelegt und durch drei Achsen definiert ist. Im Referenzkoordinatensystem sind eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung definiert. Die X-, Y- und Z-Richtung sind orthogonal zueinander. Insbesondere wird in dieser Ausführungsform eine Richtung, die senkrecht zur Referenzebene 4a des Trägers 4 steht und von der Unterseite des Trägers 4 zur Referenzebene 4a gerichtet ist, als Z-Richtung bezeichnet. Die zur X-, Y- und Z-Richtung entgegengesetzten Richtungen werden als -X-, -Y-bzw. -Z-Richtung bezeichnet. Die drei Achsen, die das Referenzkoordinatensystem definieren, sind eine Achse parallel zur X-Richtung, eine Achse parallel zur Y-Richtung und eine Achse parallel zur Z-Richtung.
Eine Richtung, die parallel zur X-Richtung verläuft, wird als erste Referenzrichtung Rx bezeichnet, und eine Richtung, die parallel zur Y-Richtung verläuft, wird als zweite Referenzrichtung Ry bezeichnet. Die Referenzebene 4a ist eine Ebene parallel zur ersten Referenzrichtung Rx und zur zweiten Referenzrichtung Ry. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Oberseite des Trägers 4 der Einfachheit halber als Referenzebene definiert ist. Die Referenzebene der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die Oberseite des Trägers 4 beschränkt, solange die Referenzebene eine Ebene parallel zur ersten Referenzrichtung Rx und zur zweiten Referenzrichtung Ry ist.
Im Folgenden bezieht sich der Begriff „oben“ auf Positionen, die in der Z-Richtung vor einer Referenzposition liegen, und „unten“ bezieht sich auf Positionen, die in Bezug auf die Referenzposition den „oben“-Positionen gegenüberliegen. Für jedes Bauteil der Magnetsensor-Vorrichtung 100 bezieht sich der Begriff „Oberseite“ auf eine Fläche des Bauteils, die sich an dessen Ende in Z-Richtung befindet, und „Unterseite“ bezieht sich auf eine Fläche des Bauteils, die sich an dessen Ende in -Z-Richtung befindet. Der Ausdruck „in Z-Richtung gesehen“ bedeutet, dass das beabsichtigte Objekt von einer in Z-Richtung entfernten Position aus gesehen wird.
Der erste Chip 2 hat eine Oberseite 2a und eine Unterseite, die einander gegenüberliegen, und vier Seitenoberflächen, die die Oberseite 2a und die Unterseite verbinden. Der zweite Chip 3 hat eine Oberseite 3a und eine Unterseite, die einander gegenüberliegen, und vier Seitenoberflächen, die die Oberseite 3a und die Unterseite verbinden.
Der erste Chip 2 ist auf der Referenzebene 4a so angebracht, dass die Unterseite des ersten Chips 2 der Referenzebene 4a des Trägers 4 zugewandt ist. Der zweite Chip 3 ist so auf der Referenzebene 4a montiert, dass die Unterseite des zweiten Chips 3 der Referenzebene 4a des Trägers 4 zugewandt ist. Der erste Chip 2 und der zweite Chip 3 sind mit dem Träger 4 verbunden, zum Beispiel mit Klebstoffen 6 beziehungsweise 7.
Der erste Chip 2 enthält eine Mehrzahl von ersten Elektrodenpads 21, die auf der Oberseite 2a aufgebracht sind. Der zweite Chip 3 hat eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenpads 31, die auf der Oberseite 3a aufgebracht sind. Der Träger 4 verfügt über eine Mehrzahl von dritten Elektrodenpads 41, die auf der Referenzebene 4a aufgebracht sind. Obwohl nicht dargestellt, sind in der Magnetsensor-Vorrichtung 100 zwei korrespondierenden Elektrodenpads unter der Mehrzahl der ersten Elektrodenpads 21, der Mehrzahl der zweiten Elektrodenpads 31 und der Mehrzahl der dritten Elektrodenpads 41 mit Bonddrähten verbunden.
Der Magnetsensor 1 enthält eine erste Erfassungsschaltung 10, eine zweite Erfassungsschaltung 20 und eine dritte Erfassungsschaltung 30. Der erste Chip 2 enthält die erste Erfassungsschaltung 10. Der zweite Chip 3 enthält die zweite und dritte Erfassungsschaltung 20 und 30.
Die Magnetsensor-Vorrichtung 100 enthält außerdem einen Prozessor 40. Der Träger 4 enthält den Prozessor 40. Die erste bis dritte Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 und der Prozessor 40 sind über eine Mehrzahl von ersten Elektrodenpads 21, eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenpads 31, eine Mehrzahl von dritten Elektrodenpads 41 und eine Mehrzahl von Bonddrähten verbunden.
Die ersten bis dritten Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 enthalten jeweils eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen und sind so konfiguriert, dass sie ein Zielmagnetfeld erfassen und mindestens ein Erfassungssignal erzeugen. Insbesondere handelt es sich bei dieser Ausführungsform bei der Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen um eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen. Die magnetoresistiven Elemente werden im Folgenden als MR-Elemente bezeichnet.
Der Prozessor 40 ist so konfiguriert, dass er einen ersten Erfassungswert, einen zweiten Erfassungswert und einen dritten Erfassungswert erzeugt, indem er die Mehrzahl von Erfassungssignalen verarbeitet, die von der ersten bis dritten Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 erzeugt werden. Der erste, der zweite und der dritte Erfassungswert entsprechen den Komponenten des Magnetfeldes in drei verschiedenen Richtungen an einer vorbestimmten vorbestimmten Referenzposition. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform die drei verschiedenen Richtungen zwei Richtungen parallel zu einer XY-Ebene und eine Richtung parallel zur Z-Richtung. Der Prozessor 40 ist zum Beispiel aus einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) aufgebaut.
Nachfolgend werden die ersten bis dritten Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 beschrieben. 4 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Erfassungsschaltung 10 zeigt. 5 ist ein Schaltplan, der die Schaltungsanordnung einer zweiten Erfassungsschaltung 20 zeigt. 6 ist ein Schaltplan, der die Schaltungsanordnung einer dritten Erfassungsschaltung 30 zeigt. 7 ist eine Draufsicht, die einen Teil des ersten Chips 2 zeigt. 8 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des ersten Chips 2 zeigt. 9 ist eine Draufsicht, die einen Teil des zweiten Chips 3 zeigt. 10 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des zweiten Chips 3 zeigt.
Wie in den 7 und 9 gezeigt, sind eine U-Richtung und eine V-Richtung wie folgt definiert. Die U-Richtung ist eine Richtung, die von der X-Richtung in die -Y-Richtung gedreht ist. Die V-Richtung ist eine Richtung, die von der Y-Richtung in die X-Richtung gedreht ist. Genauer gesagt wird in der vorliegenden Ausführungsform die U-Richtung auf eine Richtung festgelegt, die von der X-Richtung in die -Y-Richtung um α gedreht ist, und die V-Richtung ist auf eine Richtung festgelegt, die von der Y-Richtung in die X-Richtung um α gedreht ist. Zu beachten ist, dass α ein Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ist. In einem Beispiel ist α gleich 45°. -U-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der U-Richtung entgegengesetzt ist, und -V-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der V-Richtung entgegengesetzt ist.
Wie in 10 gezeigt, sind eine W1-Richtung und eine W2-Richtung wie folgt definiert. Die W1-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die -Z-Richtung gedreht ist. Die W2-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die Z-Richtung gedreht ist. Genauer gesagt ist in der vorliegenden Ausführungsform die W1-Richtung eine Richtung, die von der V-Richtung in die -Z-Richtung um β gedreht ist, und die W2-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die Z-Richtung um β gedreht ist. Zu beachten ist, dass β ein Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ist. Die -W1-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W1-Richtung entgegengesetzt ist, und die -W2-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W2-Richtung entgegengesetzt ist. Die W1-Richtung und die W2-Richtung sind beide orthogonal zur U-Richtung.
Die erste Erfassungsschaltung 10 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur U-Richtung erfasst und mindestens ein erstes Erfassungssignal erzeugt, das mit der Komponente korrespondiert. Die zweite Erfassungsschaltung 20 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur W1-Richtung erfasst und mindestens ein zweites Erfassungssignal erzeugt, das mit der Komponente korrespondiert. Die dritte Erfassungsschaltung 30 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur W2-Richtung erfasst und mindestens ein drittes Erfassungssignal erzeugt, das mit der Komponente korrespondiert.
Wie in 4 gezeigt, enthält die erste Erfassungsschaltung 10 einen Stromversorgungsanschluss V1, einen Masseanschluss G1, Signalausgangsanschlüsse E11 und E12, einen ersten Widerstandsabschnitt R11, einen zweiten Widerstandsabschnitt R12, einen dritten Widerstandsabschnitt R13 und einen vierten Widerstandsabschnitt R14. Die Mehrzahl der MR-Elemente der ersten Erfassungsschaltung 10 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R11, R12, R13 und R14.
Der erste Widerstandsabschnitt R11 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V1 und dem Signalausgangsanschluss E11 vorgesehen. Der zweite Widerstandsabschnitt R12 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E11 und dem Masseanschluss G1 vorgesehen. Der dritte Widerstandsabschnitt R13 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E12 und dem Masseanschluss G1 vorgesehen. Der vierte Widerstandsabschnitt R14 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V1 und dem Signalausgangsanschluss E12 vorgesehen.
Wie in 5 gezeigt, enthält die zweite Erfassungsschaltung 20 einen Stromversorgungsanschluss V2, einen Masseanschluss G2, Signalausgangsanschlüsse E21 und E22, einen ersten Widerstandsabschnitt R21, einen zweiten Widerstandsabschnitt R22, einen dritten Widerstandsabschnitt R23 und einen vierten Widerstandsabschnitt R24. Die Mehrzahl der MR-Elemente der zweiten Erfassungsschaltung 20 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R21, R22, R23 und R24.
Der erste Widerstandsabschnitt R21 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V2 und dem Signalausgangsanschluss E21 vorgesehen. Der zweite Widerstandsabschnitt R22 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E21 und dem Masseanschluss G2 vorgesehen. Der dritte Widerstandsabschnitt R23 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E22 und dem Masseanschluss G2 vorgesehen. Der vierte Widerstandsabschnitt R24 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V2 und dem Signalausgangsanschluss E22 vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt, enthält die dritte Erfassungsschaltung 30 einen Stromversorgungsanschluss V3, einen Masseanschluss G3, Signalausgangsanschlüsse E31 und E32, einen ersten Widerstandsabschnitt R31, einen zweiten Widerstandsabschnitt R32, einen dritten Widerstandsabschnitt R33 und einen vierten Widerstandsabschnitt R34. Die Mehrzahl der MR-Elemente der dritten Erfassungsschaltung 30 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R31, R32, R33 und R34.
Der erste Widerstandsabschnitt R31 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V3 und dem Signalausgangsanschluss E31 vorgesehen. Der zweite Widerstandsabschnitt R32 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E31 und dem Masseanschluss G3 vorgesehen. Der dritte Widerstandsabschnitt R33 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E32 und dem Masseanschluss G3 vorgesehen. Der vierte Widerstandsabschnitt R34 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V3 und dem Signalausgangsanschluss E32 vorgesehen.
An jeden der Stromversorgungsanschlüsse V1 bis V3 wird eine Spannung oder ein Strom vorgegebener Größe angelegt. Jeder der Masseanschlüsse G1 bis G3 ist mit der Masse verbunden.
Die Mehrzahl von MR-Elementen der ersten Erfassungsschaltung 10 wird im Folgenden als eine Mehrzahl von ersten MR-Elementen 50A bezeichnet. Die Mehrzahl von MR-Elementen der zweiten Erfassungsschaltung 20 wird als eine Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50B bezeichnet. Die Mehrzahl von MR-Elementen der dritten Erfassungsschaltung 30 wird als eine Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C bezeichnet. Da die erste bis dritte Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 Bestandteile des Magnetsensors 1 sind, kann gesagt werden, dass der Magnetsensor 1 die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A, die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C enthält. Jedes einzelne MR-Element wird mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet.
11 ist eine Seitenansicht, die die MR-Elemente 50 zeigt. Jedes MR-Element 50 kann ein Spin-Ventil-MR-Element oder ein anisotropes magnetoresistives (AMR) Element sein. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform jedes MR-Element 50 ein Spin-Ventil-MR-Element. Das MR-Element 50 enthält eine magnetisierte Schicht 52 mit einer Magnetisierung, deren Richtung fest ist, eine freie Schicht 54 mit einer Magnetisierung, deren Richtung abhängig von der Richtung eines Zielmagnetfeldes variabel ist, und eine Zwischenschicht 53, die sich zwischen der magnetisierten Schicht 52 und der freien Schicht 54 befindet. Das MR-Element 50 kann ein magnetoresistives Tunnelelement (TMR-Element) oder ein riesenmagnetoresistives Element (GMR-Element) sein. Bei dem TMR-Element ist die Zwischenschicht 53 eine Tunnelsperrschicht. Beim GMR-Element ist die Zwischenschicht 53 eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand des MR-Elements 50 ändert sich mit dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 54 in Bezug auf die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 bildet. Der Widerstand des MR-Elements 50 hat seinen minimalen Wert, wenn der vorgenannte Winkel 0° beträgt, und seinen maximalen Wert, wenn der vorgenannte Winkel 180° beträgt. In jedem MR-Element 50 weist die freie Schicht 54 eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse orthogonal zur Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 einstellt. Um die leichte Magnetisierungsachse in der freien Schicht 54 in eine vorgegebene Richtung zu bringen, kann ein Magnet verwendet werden, der dazu so konfiguriert ist, dass er ein vormagnetisierendes Magnetfeld an die freie Schicht 54 anlegt.
Das MR-Element 50 enthält außerdem eine antiferromagnetische Schicht 51. Die antiferromagnetische Schicht 51, die magnetisierte Schicht 52, die Zwischenschicht 53 und die freie Schicht 54 sind in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet. Die antiferromagnetische Schicht 51 ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet und steht in Austauschkopplung mit der magnetisierten Schicht 52, um dadurch die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 zu fixieren. Bei der magnetisierten Schicht 52 kann es sich um eine so genannte selbst-gepinnte Schicht (Synthetic Ferri Pinned Schicht, SFP-Schicht) handeln. Die selbst-gepinnte Schicht hat eine gestapelte Ferri-Struktur, in der eine ferromagnetische Schicht, eine nichtmagnetische intermediäre Schicht und eine ferromagnetische Schicht gestapelt sind, und die beiden ferromagnetischen Schichten sind antiferromagnetisch gekoppelt. In einem Fall, in dem die magnetisierte Schicht 52 die selbst-gepinnte Schicht ist, kann die antiferromagnetische Schicht 51 weggelassen werden.
Die Schichten 51 bis 54 jedes MR-Elements 50 können in der umgekehrten Reihenfolge wie in 11 gezeigt gestapelt werden.
In den 4 bis 6 stellen durchgezogene Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 der MR-Elemente 50 dar. Hohle Pfeile stellen die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 der MR-Elemente 50 in einem Fall dar, in dem kein Zielmagnetfeld an die MR-Elemente 50 angelegt wird.
In dem in 4 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R11 und R13 die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R12 und R14 sind die -U-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur V-Richtung einstellt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R11 und R12 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die ersten MR-Elemente 50A angelegt wird, sind die V-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R13 und R14 sind im vorgenannten Fall die -V-Richtung.
In dem in 5 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R21 und R23 die W1-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R22 und R24 sind die -W1-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur U-Richtung einstellt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R21 und R22 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die zweiten MR-Elemente 50B angelegt wird, sind die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R23 und R24 sind im vorgenannten Fall die -U-Richtung.
In dem in 6 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R31 und R33 die W2-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R32 und R34 sind die -W2-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur U-Richtung einstellt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R31 und R32 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die dritten MR-Elemente 50C angelegt wird, sind die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R33 und R34 sind im vorgenannten Fall die -U-Richtung.
Der Magnetsensor 1 enthält einen Magnetfeldgenerator, so konfiguriert ist, dass er ein Magnetfeld in einer vorbestimmten Richtung an die freie Schicht 54 jedes der Mehrzahl von ersten MR-Elementen 50A, der Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50B und der Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C anlegt. In der Ausführungsform enthält der Magnetfeldgenerator eine erste Spule 70, die ein Magnetfeld in der vorbestimmten Richtung an die freie Schicht 54 in jedem der ersten MR-Elemente 50A anlegt, und eine zweite Spule 80, die ein Magnetfeld in der vorbestimmten Richtung an die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C anlegt. Der erste Chip 2 enthält die erste Spule 70. Der zweite Chip 3 enthält die zweite Spule 80.
Im Hinblick auf die Herstellung und anderer Präzisierungen der MR-Elemente 50 können die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 und die Richtungen der leichten Magnetisierungsachsen der freien Schichten 54 geringfügig von den vorgenannten Richtungen abweichen. Die magnetisierten Schichten 52 können so magnetisiert werden, dass sie Magnetisierungskomponenten mit den vorgenannten Richtungen als Hauptkomponenten enthalten. In solch einemdiesem Fall sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen wie die vorgenannten Richtungen.
Eine spezifische Struktur des ersten und zweiten Chips 2 und 3 wird im Folgenden detailliert beschrieben. Zunächst wird eine Struktur des ersten Chips 2 mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. 8 zeigt einen Teil eines Querschnitts an der durch die Linie 8-8 in 7 angegebenen Stelle.
Der erste Chip 2 enthält ein Substrat 201 mit einer Oberseite 201a, Isolierschichten 202, 203, 204, 207, 208, 209 und 210, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61A, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62A, eine Mehrzahl von unteren Spulenelementen 71 und eine Mehrzahl von oberen Spulenelementen 72. Die Oberseite 201a des Substrats 201 ist parallel zur XY-Ebene. Die Z-Richtung ist ebenfalls eine Richtung, die senkrecht zur Oberseite 201a des Substrats 201 verläuft. Die Spulenelemente sind ein Teil der Spulenwicklung.
Die Isolierschicht 202 ist auf dem Substrat 201 aufgebracht. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 sind auf der Isolierschicht 202 aufgebracht. Die Isolierschicht 203 ist um die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 auf der Isolierschicht 202 aufgebracht. Die Isolierschicht 204 ist auf der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 und der Isolierschicht 203 aufgebracht.
Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61A sind auf der Isolierschicht 204 aufgebracht. Die Isolierschicht 207 ist um die Mehrzahl der unteren Elektroden 61A auf der Isolierschicht 204 aufgebracht. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A sind auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61A aufgebracht. Die Isolierschicht 208 ist um die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61A und der Isolierschicht 207 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62A sind auf der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A und der Isolierschicht 208 aufgebracht. Die Isolierschicht 209 ist um die Mehrzahl der oberen Elektroden 62A auf der Isolierschicht 208 aufgebracht.
Die Isolierschicht 210 ist auf der Mehrzahl der oberen Elektroden 62A und der Isolierschicht 209 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 sind auf der Isolierschicht 210 aufgebracht. Der erste Chip 2 kann ferner eine nicht dargestellte Isolierschicht enthalten, die die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 und die Isolierschicht 210 bedeckt. 7 zeigt die Isolierschicht 204, die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 als Bestandteile des ersten Chips 2.
Die Oberseite 201a des Substrats 201 ist parallel zur XY-Ebene. Die Oberseiten jeder der Mehrzahl von unteren Elektroden 61A ist ebenfalls parallel zur XY-Ebene. Die Referenzebene 4a ist parallel zur XY-Ebene. Somit kann gesagt werden, dass die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A in einer Ebene parallel zur Referenzebene 4a aufgebracht ist.
Wie in 7 gezeigt, ist die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50A sowohl in der U-Richtung als auch in der V-Richtung angeordnet sind. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A sind durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61A und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62A in Reihe geschaltet.
Ein Verfahren zum Verbinden der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A wird nun unter Bezugnahme auf 11 im Detail beschrieben. In 11 bezeichnen die Bezugszeichen 61 untere Elektroden, die bestimmten MR-Elementen 50 zugeordnet sind, und die Bezugszeichen 62 bezeichnen obere Elektroden, die den MR-Elementen 50 zugeordnet sind. Wie in 11 dargestellt, hat jede untere Elektrode 61 eine lange, schlanke Form. Zwei untere Elektroden 61, die in Längsrichtung der unteren Elektroden 61 aneinandergrenzen, haben einen Spalt zwischen dazwischen. Die MR-Elemente 50 sind in der Nähe beider Längsenden auf der Oberseite jeder unteren Elektrode 61 aufgebracht. Jede obere Elektrode 62 hat eine lange, schlanke Form und verbindet elektrisch zwei aneinandergrenzende MR-Elemente 50, die auf zwei unteren Elektroden 61 aufgebracht sind, die in Längsrichtung der unteren Elektroden 61 aneinandergrenzen.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist ein MR-Element 50, das sich am Ende einer Reihe von MR-Elementen 50 befindet, mit einem anderen MR-Element 50 verbunden, das sich am Ende einer anderen Reihe von MR-Elementen 50 befindet, die in einer Richtung aneinandergrenzen, die die Längsrichtung der unteren Elektroden 61 schneidet. Die beiden MR-Elemente 50 sind durch eine nicht gezeigte Elektrode miteinander verbunden. Bei der nicht dargestellten Elektrode kann es sich um eine Elektrode handeln, die die Unterseiten der beiden MR-Elemente 50 oder die oberen Seiten derselben verbindet.
Wenn die in 11 gezeigten MR-Elemente 50 erste MR-Elemente 50A sind, entsprechen die in 11 gezeigten unteren Elektroden 61 den unteren Elektroden 61A, und die in 11 gezeigten oberen Elektroden 62 entsprechen den oberen Elektroden 62A. In einem solchen Fall ist die Längsrichtung der unteren Elektroden 61 parallel zur V-Richtung.
Jedes der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 sind in der X-Richtung angeordnet. Insbesondere überlappt in der vorliegenden Ausführungsform, in Z-Richtung gesehen, jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A zwei obere Spulenelemente 72.
Jedes der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 ist in der X-Richtung angeordnet. Die Form und die Anordnung der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 können gleich oder verschieden von denen der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 sein.
In dem in den 7 und 8 dargestellten Beispiel sind die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 71 und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 72 elektrisch verbunden, um die erste Spule 70 zu bilden, die ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zur X-Richtung an die freien Schichten 54 der jeweiligen ersten MR-Elemente 50A anlegt. Die erste Spule 70 kann so konfiguriert sein, dass ein Magnetfeld in X-Richtung an die freien Schichten 54 in den ersten und zweiten Widerstandsabschnitten R11 und R12 und ein Magnetfeld in -X-Richtung an die freien Schichten 54 in den dritten und vierten Widerstandsabschnitten R13 und R14 angelegt werden kann. Die erste Spule 70 kann durch den Prozessor 40 gesteuert werden.
Nachfolgend wird ein Aufbau des zweiten Chips 3 unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. 10 zeigt einen Teil eines Querschnitts an der durch die Linie 10-10 in 9 gekennzeichneten Stelle.
Der zweite Chip 3 enthält ein Substrat 301 mit einer Oberseite 301a, Isolierschichten 302, 303, 304, 305, 307, 308, 309 und 310, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61B, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61C, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62B, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62C, eine Mehrzahl von unteren Spulenelementen 81 und eine Mehrzahl von oberen Spulenelementen 82. Die Oberseite 301a des Substrats 301 ist parallel zur XY-Ebene. Die Z-Richtung ist eine Richtung, die senkrecht zur Oberseite 301a des Substrats 301 verläuft.
Die Isolierschicht 302 ist auf dem Substrat 301 aufgebracht. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 ist auf der Isolierschicht 302 aufgebracht. Die Isolierschicht 303 ist um die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 auf der Isolierschicht 302 aufgebracht. Die Isolierschichten 304 und 305 sind in dieser Reihenfolge auf die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 und die Isolierschicht 303 gestapelt.
Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C sind auf der Isolierschicht 305 aufgebracht. Die Isolierschicht 307 ist um die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und um die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C auf der Isolierschicht 305 aufgebracht. Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B ist auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61B aufgebracht. Die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C ist auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61C aufgebracht. Die Isolierschicht 308 ist um die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und um die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61B, der Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und der Isolierschicht 307 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B ist auf der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und der Isolierschicht 308 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C ist auf der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C und der Isolierschicht 308 aufgebracht. Die Isolierschicht 309 ist um die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B und um die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C auf der Isolierschicht 308 aufgebracht.
Die Isolierschicht 310 ist auf der Mehrzahl der oberen Elektroden 62B, der Mehrzahl der oberen Elektroden 62C und der Isolierschicht 309 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 ist auf der Isolierschicht 310 aufgebracht. Der zweite Chip 3 kann ferner eine nicht dargestellte Isolierschicht enthalten, die die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 und die Isolierschicht 310 bedeckt.
Der zweite Chip 3 enthält einen Träger, der die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C trägt. Der Träger weist mindestens eine schräge Fläche auf, die gegenüber der Oberseite 301a des Substrats 301 schräg ist. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Träger insbesondere die Isolierschicht 305. 9 zeigt die Isolierschicht 305, die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B, die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 als Bestandteile des zweiten Chips 3.
Die Isolierschicht 305 enthält eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c, die jeweils in einer Richtung weg von der Oberseite 301a des Substrats 301 (Z-Richtung) vorstehen. Die vorstehenden Flächen 305 der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c erstreckt sich jeweils in der Richtung parallel zur U-Richtung. Die Gesamtform jeder vorstehenden Fläche 305c ist eine dreieckige Dachform, die durch Verschieben der dreieckigen Form der in 10 gezeigten vorstehenden Fläche 305c entlang der Richtung parallel zur U-Richtung erhalten wird. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c sind in Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet.
Nun wird der Fokus auf eine der vorstehenden Flächen 305c gelegt. Die vorstehende Fläche 305c enthält eine erste schräge Fläche 305a und eine zweite schräge Fläche 305b. Die erste schräge Fläche 305a ist eine Fläche, die einen Teil der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der V-Richtung bildet. Die zweite schräge Fläche 305b ist eine Fläche, die einen Teil der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der -V-Richtung bildet.
Die Oberseite 301a des Substrats 301 ist parallel zur XY-Ebene. Die Referenzebene 4a ist parallel zur XY-Ebene. Die erste schräge Fläche 305a und die zweite schräge Fläche 305b sind jeweils gegenüber der Oberseite 301a des Substrats 301 und der Referenzebene 4a schräg. Die zweite schräge Fläche 305b weist in eine andere Richtung als die erste schräge Fläche 305a. Ein Spalt zwischen der ersten schrägen Fläche 305a und der zweiten schrägen Fläche 305b in einem VZ-Querschnitt senkrecht zur Oberseite 301a des Substrats 301 wird in der Richtung weg von der Oberseite 301a des Substrats 301 kleiner.
In der Ausführungsform gibt es eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c und somit eine Mehrzahl von ersten schrägen Flächen 305a und eine Mehrzahl von zweiten schrägen Flächen 305b. Die Isolierschicht 305 enthält die Mehrzahl der ersten schrägen Fläche 305a und die Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b.
Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B sind auf der Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a aufgebracht. Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C sind auf der Mehrzahl der zweiten schrägen Fläche 305b aufgebracht. Wie oben beschrieben, sind die ersten und zweiten schrägen Fläche 305a und 305b jeweils relativ zur Oberseite 301a des Substrats 301, das heißt zur XY-Ebene, schräg. Die Oberseite jeder der Mehrzahl von unteren Elektroden 61B und die Oberseite jeder der Mehrzahl von unteren Elektroden 61C sind somit ebenfalls relativ zur XY-Ebene schräg. Die Referenzebene 4a ist parallel zur XY-Ebene. Es kann also gesagt werden, dass die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C auf den schrägen Flächen aufgebracht sind, die relativ zur Referenzebene 4a schräg sind. Die Isolierschicht 305 ist ein Träger für die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C, so dass jedes der MR-Elemente relativ zur Referenzebene 4a schräg sein kann.
Jede der Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a kann eine Ebene sein, die zumindest teilweise parallel zur U-Richtung und zur W1-Richtung ist. Jede der Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b kann eine Ebene sein, die zumindest teilweise parallel zur U-Richtung und zur W2-Richtung verläuft.
Die vorstehende Fläche 305c kann eine halbzylindrische gekrümmte Fläche sein, die durch Bewegen der gekrümmten Form (Bogenform) entlang der Richtung parallel zur U-Richtung gebildet wird. In einem solchen Fall ist die erste schräge Fläche 305a eine gekrümmte Fläche. Die zweiten MR-Elemente 50B sind entlang der gekrümmten Fläche (der ersten schrägen Fläche 305a) gekrümmt. Selbst in einem solchen Fall ist die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 jedes zweiten MR-Elements 50B der Einfachheit halber als eine gerade Richtung definiert, wie oben beschrieben. In ähnlicher Weise ist die zweite schräge Fläche 305b eine gekrümmte Fläche. Die dritten MR-Elemente 50C sind entlang der gekrümmten Fläche (der zweiten schrägen Fläche 305b) gekrümmt. Selbst in einem solchen Fall ist die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 jedes dritten MR-Elements 50C der Einfachheit halber als eine gerade Richtung definiert, wie oben beschrieben.
Obwohl nicht dargestellt, enthält die Isolierschicht 305 außerdem eine flache Fläche, die um die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c herum vorhanden ist. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c kann von der flachen Fläche in der Z-Richtung vorstehen. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c kann mit vorbestimmten Spalten dazwischen aufgebracht sein, so dass eine flache Fläche zwischen zwei aneinandergrenzenden vorstehenden Flächen 305c gebildet ist. Alternativ kann die Isolierschicht 305 Rillenabschnitte aufweisen, die von der flachen Fläche in der -Z-Richtung zurückgesetzt sind. In einem solchen Fall kann die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c in den Rillenabschnitten vorhanden sein.
Wie in 9 gezeigt, ist die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50B sowohl in der U-Richtung als auch in der V-Richtung angeordnet sind. Eine Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B ist in einer Reihe auf einer ersten schrägen Fläche 305a angeordnet. In ähnlicher Weise ist die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50C sowohl in U-Richtung als auch in V-Richtung angeordnet sind. Eine Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C ist in einer Reihe auf einer zweiten schrägen Fläche 305b angeordnet. In der Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Reihen zweiter MR-Elemente 50B und eine Mehrzahl von Reihen dritter MR-Elemente 50C abwechselnd in der Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet.
Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B sind durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B in Reihe geschaltet. Die vorangehende Beschreibung des Verfahrens zum Verbinden der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A gilt auch für ein Verfahren zum Verbinden der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B. Wenn die in 11 gezeigten MR-Elemente 50 zweite MR-Elemente 50B sind, entsprechen die in 11 gezeigten unteren Elektroden 61 den unteren Elektroden 61B und die in 11 gezeigten oberen Elektroden 62 den oberen Elektroden 62B. In diesem Fall ist die Längsrichtung der unteren Elektroden 61 parallel zur U-Richtung.
In ähnlicher Weise ist die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C in Reihe geschaltet. Die vorangehende Beschreibung des Verfahrens zum Verbinden der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A gilt auch für ein Verfahren zum Verbinden der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C. Wenn die in 11 gezeigten MR-Elemente 50 dritte MR-Elemente 50C sind, entsprechen die in 11 gezeigten unteren Elektroden 61 den unteren Elektroden 61C, und die in 11 gezeigten oberen Elektroden 62 entsprechen den oberen Elektroden 62C. In einem solchen Fall ist die Längsrichtung der unteren Elektroden 61 parallel zur U-Richtung.
Jedes der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 ist in der X-Richtung angeordnet. Insbesondere überlappen in der vorliegenden Ausführungsform, in Z-Richtung gesehen, jedes der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C jeweils zwei obere Spulenelemente 82.
Jedes der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 ist in der X-Richtung angeordnet. Die Form und die Anordnung der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 können gleich oder verschieden von denen der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 sein.
In dem in den 9 und 10 gezeigten Beispiel sind die Mehrzahl von unteren Spulenelementen 81 und die Mehrzahl von oberen Spulenelementen 82 elektrisch verbunden, um die zweite Spule 80 zu bilden, die ein Magnetfeld in der Richtung parallel zur X-Richtung an die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50B und der Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C anlegt. Die zweite Spule 80 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass ein Magnetfeld in X-Richtung an die freien Schichten 54 in den ersten und zweiten Widerstandsabschnitten R21 und R22 der zweiten Erfassungsschaltung 20 und den ersten und zweiten Widerstandsabschnitten R31 und R32 der dritten Erfassungsschaltung 30 angelegt werden kann, und ein Magnetfeld in -X-Richtung an die freien Schichten 54 in den dritten und vierten Widerstandsabschnitten R23 und R24 der zweiten Erfassungsschaltung 20 und den dritten und vierten Widerstandsabschnitten R33 und R34 der dritten Erfassungsschaltung 30 angelegt werden kann. Die zweite Spule 80 kann durch den Prozessor 40 gesteuert werden.
Als nächstes wird die Anordnung der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. 12 ist eine Draufsicht, die einen Element-Layout-Bereich zeigt. Der zweite Chip 3 enthält einen Element-Layout-Bereich A0 für zum Aufbringen der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C. Da der zweite Chip 3 eine Komponente des Magnetsensors 1 ist, kann gesagt werden, dass der Magnetsensor 1 den Element-Layout-Bereich A0 enthält. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Element-Layout-Bereich A0 sowie eine Mehrzahl der nachfolgend beschriebenen Bereiche als eine ebene Fläche parallel zur XY-Ebene definiert. Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C überlappen den Element-Layout-Bereich A0 in Z-Richtung gesehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass sich der Element-Layout-Bereich A0 auf der Oberseite der Isolierschicht 305 befindet.
Der Anteil der Fläche des Element-Layout-Bereichs A0 zur Fläche der Oberseite 3a des zweiten Chips 3 ist größer oder gleich 2 %. Der Anteil kann im Bereich von 10 % bis 90 % oder im Bereich von 45 % bis 75 % liegen. Die Dimension des Element-Layout-Bereichs A0 in der ersten Referenzrichtung Rx kann größer sein als die Dimension des Element-Layout-Bereichs A0 in der zweiten Referenzrichtung Ry.
Der Element-Layout-Bereich A0 enthält einen ersten Bereich A1, einen zweiten Bereich A2, einen dritten Bereich A3 und einen vierten Bereich A4. Der erste Bereich A1 ist ein Bereich, der zu den ersten Widerstandsabschnitten R21 und R31 korrespondiert. Der zweite Bereich A2 ist ein Bereich, der zu den zweiten Widerstandsabschnitten R22 und R32 korrespondiert. Der dritte Bereich A3 ist ein Bereich, der zu den dritten Widerstandsabschnitten R23 und R33 korrespondiert. Der vierte Bereich A4 ist ein Bereich, der zu den vierten Widerstandsabschnitten R24 und R34 korrespondiert. Die Abmessung jedes der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 in der ersten Referenzrichtung Rx kann größer sein als die Abmessung jedes der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry.
Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B sind in den ersten bis vierten Bereichen A1 bis A4 verteilt aufgebracht. Die zweiten MR-Elemente 50B, die den ersten Widerstandsabschnitt R21 bilden, sind in dem ersten Bereich A1 aufgebracht. Die zweiten MR-Elemente 50B, die den zweiten Widerstandsabschnitt R22 bilden, sind im zweiten Bereich A2 aufgebracht. Die zweiten MR-Elemente 50B, die den dritten Widerstandsabschnitt R23 bilden, sind im dritten Bereich A3 aufgebracht. Die zweiten MR-Elemente 50B, die den vierten Widerstandsabschnitt R24 bilden, sind im vierten Bereich A4 aufgebracht.
Die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C sind in den ersten bis vierten Bereichen A1 bis A4 verteilt aufgebracht. Die dritten MR-Elemente 50C, die den ersten Widerstandsabschnitt R31 bilden, sind in dem ersten Bereich A1 aufgebracht. Die dritten MR-Elemente 50C, die den zweiten Widerstandsabschnitt R32 bilden, sind im zweiten Bereich A2 aufgebracht. Die dritten MR-Elemente 50C, die den dritten Widerstandsabschnitt R33 bilden, sind im dritten Bereich A3 aufgebracht. Die dritten MR-Elemente 50C, die den vierten Widerstandsabschnitt R34 bilden, sind im vierten Bereich A4 aufgebracht.
Als nächstes wird die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Die ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 sind so aufgebracht, dass sie entlang der ersten Referenzrichtung Rx angeordnet sind. In dem in 12 dargestellten Beispiel sind die ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 so aufgebracht, dass die Bereiche A2, A3, A1 und A4 in dieser Reihenfolge in einer Richtung von einer Endkante des Element-Layout-Bereichs A0 auf der Seite der -X-Richtung zu einer Endkante des Element-Layout-Bereichs A0 auf der Seite der X-Richtung angeordnet sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Anordnungsreihenfolge der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
In 12 gibt der mit dem Bezugszeichen C1 bezeichnete Punkt den Schwerpunkt des ersten Bereichs A1 an, in Z-Richtung gesehen an. Der mit dem Bezugszeichen C2 bezeichnete Punkt gibt den Schwerpunkt des zweiten Bereichs A2 an, in Z-Richtung gesehen an. Der mit dem Bezugszeichen C3 bezeichnete Punkt gibt den Schwerpunkt des dritten Bereichs A3 an, in Z-Richtung gesehen. Der mit dem Bezugszeichen C4 bezeichnete Punkt gibt den Schwerpunkt des vierten Bereichs A4 an, in Z-Richtung gesehen.
Der Schwerpunkt C1 des ersten Bereichs A1 und der Schwerpunkt C4 des vierten Bereichs A4 sind in der zweiten Referenzrichtung Ry gegeneinander versetzt. In dem in 12 gezeigten Beispiel befindet sich die Position des Schwerpunkts C4 des vierten Bereichs A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry in der -Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C1 des ersten Bereichs A1 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Der Schwerpunkt C1 des ersten Bereichs A1 und der Schwerpunkt C4 des vierten Bereichs A4 können um einen Spalt zwischen zwei aneinandergrenzenden vorstehenden Flächen 305c der Mehrzahl vorstehender Flächen 305c in der zweiten Referenzrichtung Ry gegeneinander versetzt sein.
Der Schwerpunkt C2 des zweiten Bereichs A2 und der Schwerpunkt C3 des dritten Bereichs A3 sind in der zweiten Referenzrichtung Ry gegeneinander versetzt. In dem in 12 gezeigten Beispiel befindet sich die Position des Schwerpunkts C3 des dritten Bereichs A3 in der zweiten Referenzrichtung Ry in der -Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C2 des zweiten Bereichs A2 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Der Schwerpunkt C2 des zweiten Bereichs A2 und der Schwerpunkt C3 des dritten Bereichs A3 können um einen Spalt zwischen zwei aneinandergrenzenden vorstehenden Flächen 305c der Mehrzahl vorstehender Flächen 305c in der zweiten Referenzrichtung Ry gegeneinander versetzt sein.
Die Richtung, in der der dritte Bereich A3 aus dem zweiten Bereich A2 versetzt ist, kann die gleiche sein wie die Richtung, in der der vierte Bereich A4 aus dem ersten Bereich A1 versetzt ist. Der Betrag der Verschiebung des dritten Bereichs A3 aus dem zweiten Bereich A2 kann, muss aber nicht, derselbe sein wie der Betrag der Verschiebung des vierten Bereichs A4 aus dem ersten Bereich A1. Die Position des Schwerpunkts C2 des zweiten Bereichs A2 in der zweiten Referenzrichtung Ry kann, muss aber nicht, die gleiche sein wie die Position des Schwerpunkts C1 des ersten Bereichs A1 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Die Position des Schwerpunkts C4 des vierten Bereichs A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry kann, muss aber nicht, die gleiche sein wie die Position des Schwerpunkts C3 des dritten Bereichs A3 in der zweiten Referenzrichtung Ry.
Als nächstes wird die Form jedes der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Dabei wird die Beschreibung am Beispiel des ersten Bereichs A1 vorgenommen. Der erste Bereich A1 enthält eine erste Endkante A1a und eine zweite Endkante A1b, die an beiden Enden in der ersten Referenzrichtung Rx liegen, sowie eine dritte Endkante A1c und eine vierte Endkante A1d, die an beiden Enden in der zweiten Referenzrichtung Ry liegen. Die erste Endkante A1a befindet sich an einem Ende des ersten Bereichs A1 auf der Seite der -X-Richtung. Die zweite Endkante A1b befindet sich an einem Ende des ersten Bereichs A1 auf der Seite der X-Richtung. Die dritte Endkante A1c befindet sich an einem Ende des ersten Bereichs A1 auf der Seite der -Y-Richtung. Die vierte Endkante A1d befindet sich an einem Ende des ersten Bereichs A1 auf der Seite der Y-Richtung.
Jede der ersten Endkanten A1a und der zweiten Endkante A1b erstreckt sich entlang der zweiten Referenzrichtung Ry. Die dritte Endkante A1c und die vierte Endkante A1d erstrecken sich jeweils entlang einer dritten Referenzrichtung, die sich mit der ersten Referenzrichtung Rx und der zweiten Referenzrichtung Ry schneidet und parallel zu der Referenzebene 4a verläuft. Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform die dritte Referenzrichtung eine Richtung parallel zu einer Richtung zwischen der X-Richtung und der U-Richtung. Der von der ersten Endkante A1a und der dritten Endkante A1c gebildete Winkel und der von der zweiten Endkante A1b und der vierten Endkante A1d gebildete Winkel, ist jeweils ein stumpfer Winkel. Der Winkel, der durch die erste Endkante A1a und die vierte Endkante A1d gebildet ist und der durch die zweite Endkante A1b und die dritte Endkante A1c gebildet ist, ist jeweils ein spitzer Winkel.
Nachfolgend werden die Definitionen der ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d beschrieben. Wie in 10 gezeigt, ist in dem ersten Bereich A1 eine Mehrzahl von Reihen von Elementen, die eine Mehrzahl von MR-Elementen 50 (eine Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50B und eine Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C) enthalten, die jeweils in einer Reihe entlang der zweiten Referenzrichtung Ry angeordnet sind, entlang der ersten Referenzrichtung Rx angeordnet. Mindestens ein Teil der ersten Endkante A1a kann mit einer ersten Linie zusammenfallen, die durch eine Mehrzahl von MR-Elementen 50 definiert ist, die in einer Reihe von Elementen enthalten sind, die sich auf der Seite befinden, die am weitesten in der -X-Richtung angeordnet ist. Die erste Linie wird durch Verschieben einer Linie, die die vorangehende Mehrzahl von MR-Elementen 50 im kürzesten Abstand verbindet, in der -X-Richtung der Mehrzahl von MR-Elementen 50 erhalten, sodass die Linie die Mehrzahl von MR-Elementen 50 in der Z-Richtung gesehen nicht überlappt. Die erste Linie verläuft parallel zu der zweiten Referenzrichtung Ry. Die erste Endkante A1a zeigt im Wesentlichen die Positionen der vorangehenden Mehrzahl von MR-Elementen 50 an.
Mindestens ein Teil der zweiten Endkante A1b kann mit einer zweiten Linie übereinstimmen, die durch eine Mehrzahl von MR-Elementen 50 definiert ist, die in einer Reihe von Elementen enthalten sind, die sich auf der Seite befinden, die am weitesten in der X-Richtung angeordnet ist. Die zweite Linie wird durch Verschieben einer Linie, die die vorangehende Mehrzahl von MR-Elementen 50 im kürzesten Abstand verbindet, in der X-Richtung der Mehrzahl von MR-Elementen 50 erhalten, so dass die Linie die Mehrzahl von MR-Elementen 50 in der Z-Richtung gesehen nicht überlappt. Die zweite Linie verläuft parallel zu der zweiten Referenzrichtung Ry. Die zweite Endkante A1b zeigt im Wesentlichen die Positionen der vorangehenden Mehrzahl von MR-Elementen 50 an.
Mindestens ein Teil der dritten Endkante A1c kann mit einer dritten Linie zusammenfallen, die durch jede Mehrzahl von MR-Elementen 50 definiert ist, die sich auf der Seite, die am weitesten in der -Y-Richtung angeordnet ist, in jeder der Mehrzahl von Elementreihen befinden. Die dritte Linie wird durch Verschieben einer Linie, die die vorangehende Mehrzahl von MR-Elementen 50 im kürzesten Abstand verbindet, in der -Y-Richtung der Mehrzahl von MR-Elementen 50 erhalten, sodass die Linie die Mehrzahl von MR-Elementen 50 in der Z-Richtung gesehen nicht überlappt. Die dritte Linie verläuft parallel zu der dritten Referenzrichtung. Die dritte Endkante A1c zeigt im Wesentlichen die Positionen der vorangehenden Mehrzahl von MR-Elementen 50 an.
Mindestens ein Teil der vierten Endkante A1d kann mit einer vierten Linie zusammenfallen, die durch jede Mehrzahl von MR-Elementen 50 definiert ist, die sich auf der Seite, die am weitesten in der Y-Richtung angeordnet ist, in jeder der Mehrzahl von Elementreihen befinden. Die vierte Linie wird durch Verschieben einer Linie, die die vorangehende Mehrzahl von MR-Elementen 50 im kürzesten Abstand verbindet, in der Y-Richtung der Mehrzahl von MR-Elementen 50 erhalten, so dass die Linie die Mehrzahl von MR-Elementen 50 in der Z-Richtung gesehen nicht überlappt. Die vierte Linie verläuft parallel zu der dritten Referenzrichtung. Die vierte Endkante A1d zeigt im Wesentlichen die Positionen der vorangehenden Mehrzahl von MR-Elementen 50 an.
Ein Endabschnitt der dritten Endkante A1c kann mit einem Endabschnitt der ersten Endkante A1a direkt oder über eine fünfte Endkante verbunden sein, die einen Endabschnitt der dritten Endkante A1c und einen Endabschnitt der ersten Endkante A1a verbindet. Der andere Endabschnitt der dritten Endkante A1c kann mit einem Endabschnitt der zweiten Endkante A1b direkt oder über eine sechste Endkante verbunden sein, die den anderen Endabschnitt der dritten Endkante A1c und einen Endabschnitt der zweiten Endkante A1b verbindet. Ein Endabschnitt der vierten Endkante A1d kann mit dem anderen Endabschnitt der ersten Endkante A1a direkt oder über eine siebte Endkante verbunden sein, die einen Endabschnitt der vierten Endkante A1d und den anderen Endabschnitt der ersten Endkante A1a verbindet. Der andere Endabschnitt der vierten Endkante A1d kann mit dem anderen Endabschnitt der zweiten Endkante A1b direkt oder über eine achte Endkante verbunden sein, die den anderen Endabschnitt der vierten Endkante A1d und den anderen Endabschnitt der zweiten Endkante A1b verbindet. Jede der fünften bis achten Endkanten kann sich in einer Richtung erstrecken, die sich mit jeder der ersten Referenzrichtung Rx, der zweiten Referenzrichtung Ry und der dritten Referenzrichtung schneidet.
Der erste Bereich A1 kann ein Bereich sein, der nur von den ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d umgeben ist, oder ein Bereich, der von mindestens einer der fünften bis achten Endkanten zusätzlich zu den ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d umgeben ist.
Der zweite Bereich A2 enthält eine erste Endkante A2a, eine zweite Endkante A2b, eine dritte Endkante A2c und eine vierte Endkante A2d. Die Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 gilt auch für die erste bis vierte Endkante A2a bis A2d des zweiten Bereichs A2. Ersetzt man in der Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 den ersten Bereich A1 sowie die erste bis vierte Endkante A1a bis A1d durch den zweiten Bereich A2 sowie die erste bis vierte Endkante A2a bis A2d, so kann man eine Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A2a bis A2d des zweiten Bereichs A2 erhalten. Zu beachten ist, dass die dritte Referenzrichtung des zweiten Bereichs A2 dieselbe Richtung wie die dritte Referenzrichtung des ersten Bereichs A1 sein kann, aber nicht sein muss.
Der dritte Bereich A3 enthält eine erste Endkante A3a, eine zweite Endkante A3b, eine dritte Endkante A3c und eine vierte Endkante A3d. Die Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 gilt auch für die erste bis vierte Endkante A3a bis A3d des dritten Bereichs A3. Ersetzt man in der Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 den ersten Bereich A1 sowie die erste bis vierte Endkante A1a bis A1d durch den dritten Bereich A3 sowie die erste bis vierte Endkante A3a bis A3d, so kann man eine Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A3a bis A3d des dritten Bereichs A3 erhalten. Zu beachten ist, dass die dritte Referenzrichtung des dritten Bereichs A3 dieselbe Richtung wie die dritte Referenzrichtung des ersten Bereichs A1 sein kann, aber nicht sein muss.
Der vierte Bereich A4 enthält eine erste Endkante A4a, eine zweite Endkante A4b, eine dritte Endkante A4c und eine vierte Endkante A4d. Die Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 gilt auch für die erste bis vierte Endkante A4a bis A4d des vierten Bereichs A4. Ersetzt man in der Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 den ersten Bereich A1 sowie die erste bis vierte Endkante A1a bis A1d durch den vierten Bereich A4 sowie die erste bis vierte Endkante A4a bis A4d, so kann man eine Beschreibung der ersten bis vierten Endkante A4a bis A4d des vierten Bereichs A4 erhalten. Zu beachten ist, dass die dritte Referenzrichtung des vierten Bereichs A4 dieselbe Richtung wie die dritte Referenzrichtung des ersten Bereichs A1 sein kann, aber nicht muss.
Als nächstes wird der Element-Layout-Bereich des ersten Chips 2 beschrieben. Obwohl nicht dargestellt, enthält der erste Chip 2 einen Element-Layout-Bereich zum Aufbringen der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Element-Layout-Bereich sowie eine Mehrzahl der nachfolgend beschriebenen Bereiche des ersten Chips 2 als ein ebener Bereich parallel zur XY-Ebene definiert. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A überlappen den Element-Layout-Bereich des ersten Chips 2 in Z-Richtung gesehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass sich der Element-Layout-Bereich des ersten Chips 2 an der Oberseite der Isolierschicht 204 befindet.
Der Anteil der Fläche des Element-Layout-Bereichs zur Fläche Oberseite 2a des ersten Chips 2 ist größer oder gleich 2 %. Der Anteil kann im Bereich von 10 % bis 90 % oder im Bereich von 45 % bis 75 % liegen.
Der Element-Layout-Bereich des ersten Chips 2 enthält einen ersten Bereich, der dem ersten Widerstandsabschnitt R11 entspricht, einen zweiten Bereich, der dem zweiten Widerstandsabschnitt R12 entspricht, einen dritten Bereich, der dem dritten Widerstandsabschnitt R13 entspricht, und einen vierten Bereich, der dem vierten Widerstandsabschnitt R14 entspricht. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50A sind in den ersten bis vierten Bereichen verteilt aufgebracht. Die ersten MR-Elemente 50A, die den ersten Widerstandsabschnitt R11 bilden, sind in dem ersten Bereich aufgebracht. Die ersten MR-Elemente 50A, die den zweiten Widerstandsabschnitt R12 bilden, sind im zweiten Bereich aufgebracht. Die ersten MR-Elemente 50A, die den dritten Widerstandsabschnitt R13 bilden, sind im dritten Bereich aufgebracht. Die ersten MR-Elemente 50A, die den vierten Widerstandsabschnitt R14 bilden, sind im vierten Bereich aufgebracht.
Im Folgenden wird die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c im Detail beschrieben. Der Magnetsensor 1 enthält eine Mehrzahl von Strukturkörpern, die jeweils so strukturiert sind, dass sie die Mehrzahl von MR-Elementen 50 veranlassen, eine bestimmte Komponente eines Zielmagnetfelds zu erfassen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B so aufgebracht, dass zwei oder mehr zweite MR-Elemente 50B auf jeder der Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a angeordnet sind. Jede der Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a ist so strukturiert, dass sie relativ zu der Oberseite 301a und der Referenzebene 4a schräg ist, damit die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B eine Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W1-Richtung erfassen kann. Somit entspricht die Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a zu der „Mehrzahl von Strukturkörpern“ der vorliegenden Erfindung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C so aufgebracht, dass zwei oder mehr dritte MR-Elemente 50C auf jeder der Mehrzahl von zweiten schrägen Flächen 305b angeordnet sind. Jede der Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b ist so strukturiert, dass sie relativ zur Oberseite 301a, das heißt der Referenzebene 4a, schräg ist, so dass die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C eine Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W2-Richtung erfassen kann. Somit entspricht die Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b der „Mehrzahl von Strukturkörpern“ der vorliegenden Erfindung.
Jede der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c enthält die erste schräge Fläche 305a und die zweite schräge Fläche 305b. Somit entspricht die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c auch der „Mehrzahl von Strukturkörpern“ der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend werden die Merkmale der „Mehrzahl von Strukturkörpern“ der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c als Beispiel beschrieben.
13 ist eine Draufsicht, die die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c zeigt. Zu beachten ist, dass in 13 zwischen zwei aneinandergrenzenden vorstehenden Flächen 305c der Einfachheit halber ein Spalt vorgesehen ist. 13 zeigt auch den ersten bis vierten Bereich A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c sind in den ersten bis vierten Bereichen A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3 vorhanden, nicht aber in den ersten bis vierten Bereichen des Element-Layout-Bereichs des ersten Chips 2.
Jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c erstreckt sich in einer Richtung, die die erste Referenzrichtung Rx in einem anderen Winkel als 90° schneidet. Insbesondere erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform jede der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c in der Richtung parallel zur U-Richtung. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über mindestens zwei der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils nur über einen der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 erstrecken.
Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Bereichen A1 bis A4 näher beschrieben. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils nur über den zweiten Bereich A2 erstrecken, und vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils nur über den vierten Bereich A4 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den zweiten und dritten Bereich A2 und A3, jedoch nicht über den ersten und vierten Bereich A1 und A4 erstrecken, und vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten und vierten Bereich A1 und A4, jedoch nicht über den zweiten und dritten Bereich A2 und A3 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten bis dritten Bereich A1 bis A3, aber nicht über den vierten Bereich A4 erstrecken, und vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten, dritten und vierten Bereich A1, A3 und A4, aber nicht über den zweiten Bereich A2 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten bis vierten Bereich A1 bis A4 erstrecken.
Jede vorstehende Fläche 305c enthält einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt, die sich an beiden Enden der vorstehenden Fläche 305c in der Längsrichtung befinden. Der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeder der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c befinden sich nicht im Inneren jedes der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 oder zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4.
14 ist eine erläuternde, die eine vorstehende Fläche 305c und die erste und vierte Endkante A1a und A1d des ersten Bereichs A1 zeigt. Darin sind ein Winkel θ1, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die erste Endkante A1a bildet, und ein Winkel θ2, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die vierte Endkante A1d bildet, wie folgt definiert. Die vorstehende Fläche 305c enthält einen dritten Endabschnitt 305c1, der ein Endabschnitt der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der -V-Richtung ist, und einen vierten Endabschnitt 305c2, der ein Endabschnitt der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der V-Richtung ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkel (der spitze Winkel), den der dritte Endabschnitt 305c1 in Bezug auf die erste Endkante A1a bildet, der Winkel θ1, und der Winkel (der spitze Winkel), den der vierte Endabschnitt 305c2 in Bezug auf die vierte Endkante A1d bildet, der Winkel θ2.
Der Winkel θ1 ist größer als der Winkel θ2. Der Winkel θ1 kann im Bereich von 43° bis 47° liegen. Der Winkel θ2 kann kleiner als 45° sein und im Bereich von 38° bis 42° liegen. Die Summe aus dem Winkel θ1 und dem Winkel θ2 kann im Bereich von 81° bis 89° liegen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkel (der spitze Winkel), den der dritte Endabschnitt 305c1 in Bezug auf die zweite Endkante A1b bildet, der Winkel, den die vorstehenden Fläche 305c in Bezug auf die zweite Endkante A1b bildet, und der Winkel (der spitze Winkel), den der vierte Endabschnitt 305c2 in Bezug auf die dritte Endkante A1c bildet, ist der Winkel, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die dritte Endkante A1c bildet. Der Winkel, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die zweite Endkante A1b bildet, kann gleich dem Winkel θ1 sein. Der Winkel, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die dritte Endkante A1c bildet, kann gleich dem Winkel θ2 sein. Der Winkel (der Winkel θ1), den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die erste Endkante A1a oder die zweite Endkante A1b bildet, ist größer als der Winkel (der Winkel θ2), den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf die dritte Endkante A1c oder die vierte Endkante A1d bildet.
Zu beachten ist, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Winkel, den die erste schräge Fläche 305a oder die zweite schräge Fläche 305b in Bezug auf jede der ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d bildet, gleich dem Winkel ist, den die vorstehende Fläche 305c in Bezug auf jede der ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d bildet.
Die bisherige Beschreibung konzentriert sich auf eine vorstehende Fläche 305c und zwar hinsichtlich der Beziehung zwischen der vorstehenden Fläche 305c und den ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d des ersten Bereichs A1. Die vorstehende Beschreibung gilt auch für die anderen der Mehrzahl vorstehender Flächen 305c. Die Beziehung zwischen der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 gilt auch für die Beziehung zwischen der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Endkanten A2a bis A2d des zweiten Bereichs A2, die Beziehung zwischen der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Endkanten A3a bis A3d des dritten Bereichs A3 und die Beziehung zwischen der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Endkanten A4a bis A4d des vierten Bereichs A4.
Als nächstes wird die Anordnung der Mehrzahl von MR-Elementen 50 (die Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50B und die Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50C) in dem ersten Bereich A1 unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. 15 ist eine erläuternde Ansicht, die die Mehrzahl von MR-Elementen in einem Teil des ersten Bereichs A1 zeigt.
Jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 50 ist in einer Richtung lang, die sich von der ersten Referenzrichtung Rx, der zweiten Referenzrichtung Ry und der dritten Referenzrichtung unterscheidet. Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 50 in der Richtung parallel zur U-Richtung lang.
Wie in 15 gezeigt, ist in dem ersten Bereich A1 die Mehrzahl von MR-Elementen 50 so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50 in einer Reihe entlang der zweiten Referenzrichtung Ry angeordnet sind, und auch zwei oder mehr MR-Elemente 50 in einer Reihe entlang einer Richtung parallel zu der Längsrichtung jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 50 in dem ersten Bereich A1 angeordnet sind, das heißt der Richtung parallel zu der U-Richtung, angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Spalt zwischen zwei beliebigen MR-Elementen 50 durch einen Spalt zwischen dem Schwerpunkt eines der MR-Elemente 50 in Z-Richtung gesehen und dem Schwerpunkt des anderen MR-Elements 50 in Z-Richtung gesehen dargestellt. Wie in 15 gezeigt, wird ein Spalt in der ersten Referenzrichtung Rx zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der Richtung parallel zur Längsrichtung jedes der MR-Elemente 50 im ersten Bereich A1, das heißt in der Richtung parallel zur U-Richtung, aneinandergrenzen, durch das Bezugszeichen Dx0 dargestellt. Ein Spalt in der zweiten Referenzrichtung Ry zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der Richtung parallel zur U-Richtung aneinandergrenzen, wird durch das Bezugszeichen Dy0 dargestellt. Der Spalt Dx0 kann gleich oder verschieden von dem Spalt Dy0 sein.
Der Spalt zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der zweiten Referenzrichtung Ry aneinandergrenzen, wird durch das Bezugszeichen Dy1 dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Spalt Dy1 kleiner als der Spalt Dy0.
Als nächstes werden das erste bis dritte Erfassungssignal beschrieben. Das erste Erfassungssignal wird zunächst unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur U-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R11 bis R14 der ersten Erfassungsschaltung 10 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R11 und R13 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R12 und R14 abnehmen oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R11 und R13 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R12 und R14 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E11 und E12. Die erste Erfassungsschaltung 10 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E11 entspricht, als erstes Erfassungssignal S11, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E12 entspricht, als erstes Erfassungssignal S12.
Als nächstes wird das zweite Erfassungssignal unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W1-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R21 bis R24 der zweiten Erfassungsschaltung 20 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R21 und R23 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R22 und R24 abnehmen oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R21 und R23 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R22 und R24 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E21 und E22. Die zweite Erfassungsschaltung 20 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E21 entspricht, als zweites Erfassungssignal S21, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E22 entspricht, als zweites Erfassungssignal S22.
Als nächstes wird das dritte Erfassungssignal unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W2-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R31 bis R34 der dritten Erfassungsschaltung 30 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R31 und R33 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R32 und R34 abnehmen, oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R31 und R33 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R32 und R34 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E31 und E32. Die dritte Erfassungsschaltung 30 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E31 entspricht, als drittes Erfassungssignal S31, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E32 entspricht, als drittes Erfassungssignal S32.
Als nächstes wird ein Betrieb des Prozessors 40 beschrieben. Der Prozessor 40 ist so konfiguriert, dass er den ersten Erfassungswert auf der Grundlage der ersten Erfassungssignals S11 und S12 erzeugt. Der erste Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur U-Richtung entspricht. Der erste Erfassungswert wird im Folgenden durch das Symbol Su dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Prozessor 40 den ersten Erfassungswert Su durch eine Arithmetik, die eine Differenz S11-S12 zwischen dem ersten Erfassungssignal S11 und dem ersten Erfassungssignal S12 enthält. Der erste Erfassungswert Su kann die Differenz S11-S12 selbst sein. Der erste Erfassungswert Su kann das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen sein, wie zum Beispiel Verstärkungsanpassung und Offset-Anpassung, die an der Differenz S11-S12 vorgenommen wurden.
Der Prozessor 40 ist ferner so konfiguriert, dass er die zweiten und dritten Erfassungswerte auf der Grundlage der zweiten Erfassungssignale S21 und S22 und der dritten Erfassungssignale S31 und S32 erzeugt. Der zweite Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur V-Richtung entspricht. Der dritte Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur Z-Richtung entspricht. Im Folgenden wird der zweite Erfassungswert durch ein Symbol Sv und der dritte Erfassungswert durch ein Symbol Sz dargestellt.
Der Prozessor 40 erzeugt den zweiten und dritten Erfassungswert Sv und Sz beispielsweise wie folgt. Zunächst erzeugt der Prozessor 40 einen Wert S1 durch eine Arithmetik, die die Gewinnung der Differenz S21-S22 zwischen dem zweiten Erfassungssignal S21 und dem zweiten Erfassungssignal S22 enthält, und erzeugt einen Wert S2 durch eine Arithmetik, die die Gewinnung der Differenz S31-S32 zwischen dem dritten Erfassungssignal S31 und dem dritten Erfassungssignal S32 enthält. Als nächstes berechnet der Prozessor 40 die Werte S3 und S4 unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (1) und (2). $s 3 = (s2 + s1) / (2 cos \propto)$
$s4 = (s2 - s1) / (2 sin \propto)$
Der zweite Erfassungswert Sv kann der Wert S3 selbst sein oder das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen, wie zum Beispiel einer Verstärkungsanpassung und einer Offset-Anpassung, die an dem Wert S3 vorgenommen wurden. In gleicher Weise kann der dritte Erfassungswert Sz der Wert S4 selbst sein oder das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen, wie zum Beispiel einer Verstärkungsanpassung und einer Offset-Anpassung, die an dem Wert S4 vorgenommen wurden, sein.
Nachfolgend werden die Auswirkungen des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu Magnetsensoren des ersten bis vierten Vergleichsbeispiels beschrieben. Zunächst wird ein Magnetsensor 401 des ersten Vergleichsbeispiels beschrieben. 16 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl vorstehender Flächen des Magnetsensors 401 des ersten Vergleichsbeispiels zeigt. Der Magnetsensor 401 des ersten Vergleichsbeispiels ist unter Verwendung eines Chips 403 des Vergleichsbeispiels anstelle des zweiten Chips 3 der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert. Der Chip 403 des Vergleichsbeispiels enthält anstelle der Isolierschicht 305 der vorliegenden Ausführungsform eine Isolierschicht des Vergleichsbeispiels mit einer Mehrzahl vorstehender Flächen 405c. Die anderen Konfigurationen des Chips 403 des Vergleichsbeispiels sind ähnlich wie die Konfigurationen des zweiten Chips 3.
Der Chip 403 des Vergleichsbeispiels enthält einen Element-Layout-Bereich, der dem Element-Layout-Bereich A0 der vorliegenden Ausführungsform entspricht. Der Element-Layout-Bereich des Chips 403 des Vergleichsbeispiels enthält einen ersten Bereich A401, einen zweiten Bereich A402, einen dritten Bereich A403 und einen vierten Bereich A404, die jeweils dem ersten Bereich A1, dem zweiten Bereich A2, dem dritten Bereich A3 und dem vierten Bereich A4 der vorliegenden Ausführungsform entsprechen. Die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 ist ähnlich wie die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4.
Die Form jeder der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 405c ist im Wesentlichen die gleiche wie die Form jeder der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c. Allerdings erstreckt sich jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 405c nur über einen der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 und nicht über zwei oder mehr Bereiche der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404.
Jede vorstehende Fläche 405c enthält einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt, die sich an beiden Enden der vorstehenden Fläche 405c in der Längsrichtung befinden. Eine Mehrzahl von ersten Endabschnitten und eine Mehrzahl von zweiten Endabschnitten sind zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 vorhanden.
Die Mehrzahl der MR-Elemente 50 ist auf der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 405c gebildet. Um die MR-Elemente 50 mit hoher Genauigkeit auszubilden, ist es notwendig, die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 405c mit hoher Genauigkeit auszubilden. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 405c ist beispielsweise durch Ätzen einer Isolierschicht des Vergleichsbeispiels gebildet.
Nun wird der Fokus auf einen Zwischenraum zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 gelegt. In dem Zwischenraum sind die Mehrzahl der ersten Endabschnitte und die Mehrzahl der zweiten Endabschnitte einander zugewandt. Wenn ein Spalt zwischen der Mehrzahl der ersten Endabschnitte und der Mehrzahl der zweiten Endabschnitte klein ist, wäre es schwierig, die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 405c mit hoher Genauigkeit zu formen. Daher ist es notwendig, den Spalt zwischen der Mehrzahl der ersten Endabschnitte und der Mehrzahl der zweiten Endabschnitte, das heißt den Spalt zwischen den beiden Bereichen, in gewissen Umfang zu vergrößern. Wenn man einen Vergleich durchführt, indem man die Fläche jedes der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 gleich setzt, wird der Element-Layout-Bereich des Chips 403 des Vergleichsbeispiels größer, wenn der Spalt zwischen den beiden Bereichen zunimmt. Folglich wird auch die Fläche des Chips 403 des Vergleichsbeispiels in Z-Richtung gesehen größer.
Im Gegensatz dazu erstrecken sich bei der vorliegenden Ausführungsform die meisten der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c jeweils über mindestens zwei der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4. Der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeder der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c sind nicht zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 vorhanden. Dadurch ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Spalt zwischen den beiden Bereichen zu verringern und somit die Fläche des Element-Layout-Bereichs A0 sowie die Fläche des zweiten Chips 3 in Z-Richtung gesehen zu verringern. Folglich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Größe des Magnetsensors 1 reduziert werden. Darüber hinaus kann durch die Verringerung der Größe des Magnetsensors 1 auch die Größe der Magnetsensor-Vorrichtung 100 verringert werden.
Als nächstes wird ein Magnetsensor 401B des zweiten Vergleichsbeispiels beschrieben. 17 ist eine Draufsicht, die eine vorstehende Fläche des Magnetsensors 401B des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
Die Konfiguration des Magnetsensors 401B des zweiten Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von der Konfiguration des Magnetsensors 401A des ersten Vergleichsbeispiels in folgendem Punkt. Im zweiten Vergleichsbeispiel erstreckt sich jede der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 405c in einer Richtung parallel zu einer Richtung zwischen der U-Richtung und der -Y-Richtung.
Der erste Bereich A401 hat eine Form, die identisch oder ähnlich der Form des ersten Bereichs A1 der vorliegenden Ausführungsform ist. Der erste Bereich A401 enthält eine erste Endkante, eine zweite Endkante, eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die jeweils der ersten Endkante A1a, der zweiten Endkante A1b, der dritten Endkante A1c und der vierten Endkante A1d der vorliegenden Ausführungsform entsprechen. Dabei wird der Winkel, den die vorstehende Fläche 405c in Bezug auf die erste Endkante des ersten Bereichs A401 bildet, als ein erster Winkel bezeichnet, und der Winkel, den die vorstehende Fläche 405c in Bezug auf die vierte Endkante des ersten Bereichs A401 bildet, wird als ein zweiter Winkel bezeichnet. Die Definitionen des ersten und zweiten Winkels sind jeweils ähnlich zu den Definitionen der in 14 gezeigten Winkel θ1 und θ2. Im zweiten Vergleichsbeispiel ist der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel. Insbesondere ist im zweiten Vergleichsbeispiel der erste Winkel kleiner als 45°.
17 zeigt eine vorstehende Fläche 305c der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu einer vorstehenden Fläche 405c des zweiten Vergleichsbeispiels. Die eine vorstehende Fläche 305c geht durch einen Eckabschnitt, der durch die erste Endkante A2a und die vierte Endkante A2d des zweiten Bereichs A2 gebildet ist, die sich kreuzen (siehe 12), und erstreckt sich über den ersten bis vierten Bereich A1 bis A4. Die eine vorstehende Fläche 405c verläuft durch eine Position, die dem vorgenannten Eckabschnitt entspricht.
Die in 17 gezeigte vorstehende Fläche 405c erstreckt sich über den ersten bis dritten Bereich A401 bis A403, aber nicht über den vierten Bereich A404. Mit anderen Worten, im zweiten Vergleichsbeispiel ist die Anzahl der vorstehende Fläche 405c, die sich über eine Mehrzahl von Bereichen einschließlich des vierten Bereichs A404 erstrecken, im Vergleich zur vorliegenden Ausführungsform gering. Stattdessen ist im zweiten Vergleichsbeispiel die Anzahl der vorstehenden Flächen 405c, die sich nur über den vierten Bereich A404 erstrecken, groß.
Um die MR-Elemente 50 mit hoher Genauigkeit zu formen, ist es notwendig, die Abstände zwischen den MR-Elementen 50 und den ersten Endabschnitten oder den zweiten Endabschnitten der vorstehende Fläche 405c in gewissem Maße zu vergrößern. Daher ist es bei einem Vergleich, bei dem die Anzahl der MR-Elemente 50 gleich ist, notwendig, die Anzahl der ersten Endabschnitte und der zweiten Endabschnitte der vorstehenden Flächen 405c, das heißt die Anzahl der vorstehenden Flächen 405c, zu verringern, um die Größe des Chips 403 zu verringern und gleichzeitig die MR-Elemente 50 mit hoher Genauigkeit zu bilden. Da jedoch im zweiten Vergleichsbeispiel die Anzahl der vorstehende Fläche 405c, die sich nur über den vierten Bereich A404 erstrecken, wie oben beschrieben groß ist, ist die Fläche des vierten Bereichs A404 groß, was zu einer vergrößerten Fläche des Chips 403 in Z-Richtung gesehen führt.
Im Gegensatz dazu kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der vorstehenden Flächen 305c, die sich nur über den vierten Bereich A4 erstrecken, im Vergleich zum zweiten Vergleichsbeispiel reduziert werden. Dadurch kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl die Fläche des vierten Bereichs A4 als auch die Fläche des zweiten Chips 3 in Z-Richtung gesehen reduziert werden. Folglich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Größe des Magnetsensors 1 reduziert werden.
Als nächstes wird ein Magnetsensor 401C des dritten Vergleichsbeispiels beschrieben. 18 ist eine Draufsicht, die die Mehrzahl vorstehender Flächen 405c des Magnetsensors 401C des dritten Vergleichsbeispiels zeigt.
Die Konfiguration des Magnetsensors 401C des dritten Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von der Konfiguration des Magnetsensors 401A des ersten Vergleichsbeispiels in folgendem Punkt. Im dritten Vergleichsbeispiel befinden sich der Schwerpunkt des ersten Bereichs A401 in Z-Richtung gesehen, der Schwerpunkt des zweiten Bereichs A402 bei in Z-Richtung gesehen, der Schwerpunkt des dritten Bereichs A403 in Z-Richtung in gesehen und der Schwerpunkt des vierten Bereichs A404 in Z-Richtung gesehen an der gleichen Position in der zweiten Referenzrichtung Ry.
Nun wird der Fokus auf eine bestimmte vorstehende Fläche 405c1 gerichtet, die in 18 mit dem Bezugszeichen 405c1 bezeichnet ist. Die spezifische vorstehende Fläche 405c1 enthält erste und zweite schräge Flächen, die den ersten und zweiten schrägen Flächen 305a und 305b der vorliegenden Ausführungsform entsprechen. Die spezifische vorstehende Fläche 405c1 erstreckt sich über den ersten bis vierten Bereich A401 bis A404.Die erste schräge Fläche, die eine schräge Fläche der spezifischen vorstehenden Fläche 405c1 auf der Seite der V-Richtung ist, ist in jedem der ersten bis vierten Bereiche A401 bis A404 vorhanden. Gleichzeitig ist die zweite schräge Fläche, die eine schräge Fläche der spezifischen vorstehenden Fläche 405c1 auf der Seite der -V-Richtung ist, in jedem der ersten bis dritten Bereiche A401 bis A403 vorhanden, ist aber nicht im vierten Bereich A404 vorhanden. In einem solchen Fall können im vierten Bereich A404 die dritten MR-Elemente 50C nicht auf der zweiten schrägen Fläche der spezifischen vorstehenden Fläche 405c1 gebildet werden.
Wie oben beschrieben, kann im dritten Vergleichsbeispiel eine vorstehende Fläche 405c vorhanden sein, auf der die MR-Elemente 50 nicht ausgebildet werden können. Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die Schwerpunkte von zwei spezifischen Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry versetzt. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem ein bestimmter Bereich eine der ersten und zweiten schrägen Flächen 305a und 305b enthält, das Verschieben des bestimmten Bereichs, so dass er sowohl die ersten als auch die zweiten schrägen Flächen 305a und 305b enthält, die Anzahl der ersten schrägen Flächen 305a oder der zweiten schrägen Flächen 305b, die sich über die Mehrzahl von Bereichen erstrecken, erhöhen. Gleichzeitig kann in einem Fall, in dem ein bestimmter Bereich eine der ersten und zweiten schrägen Flächen 305a und 305b enthält, das Verschieben des bestimmten Bereichs so, dass er keine der ersten und zweiten schrägen Flächen 305a und 305b enthält, den Bereich der vorstehenden Fläche 305c reduzieren, der in den bestimmten Bereichen eingeschlossen ist und auf dem die MR-Elemente 50 nicht gebildet werden können. Dadurch kann die Mehrzahl der MR-Elemente 50 in den bestimmten Bereichen mit hoher Genauigkeit geformt werden.
Als nächstes wird ein Magnetsensor 401D des vierten Vergleichsbeispiels beschrieben. 19 ist eine Draufsicht, die einen Teil des ersten Bereichs A401 des Magnetsensors 401D des vierten Vergleichsbeispiels zeigt.
Die Konfiguration des Magnetsensors 401C des vierten Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von der Konfiguration des Magnetsensors 401A des ersten Vergleichsbeispiels in folgendem Punkt. Im vierten Vergleichsbeispiel ist die Mehrzahl der MR-Elemente 50 im ersten Bereich A401 so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50 in einer Reihe entlang der zweiten Referenzrichtung Ry angeordnet sind, und ebenfalls zwei oder mehr MR-Elemente 50 in einer Reihe entlang der ersten Referenzrichtung Rx angeordnet sind.
Dabei wird ein Spalt in der ersten Referenzrichtung Rx zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der Richtung parallel zur Längsrichtung jedes der MR-Elemente 50, das heißt in der Richtung parallel zur U-Richtung, aneinandergrenzen, wie in 15 durch das Bezugszeichen Dx0 dargestellt. Ein Spalt in der zweiten Referenzrichtung Ry zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der Richtung parallel zur U-Richtung aneinandergrenzen, wird durch das Bezugszeichen Dy0 dargestellt. Im vierten Vergleichsbeispiel ist ein Spalt zwischen zwei MR-Elementen 50, die in der zweiten Referenzrichtung Ry aneinandergrenzen, gleich dem Spalt Dy0.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, der Spalt Dy1 zwischen in der zweiten Referenzrichtung Ry aneinandergrenzenden MR-Elementen 50 kleiner als der Spalt Dy0. Wenn ein Vergleich durchgeführt wird, indem die Anzahl der im ersten Bereich A1 vorhandenen MR-Elemente gleich gesetzt wird, kann in einem Fall, in dem der Spalt Dy1 kleiner als der Spalt Dy0 ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform, die Größe des ersten Bereichs A1 im Vergleich zu einem Fall, in dem der Spalt Dy1 gleich dem Spalt Dy0 ist, stärker reduziert werden.
Die vorstehende Beschreibung des ersten Bereichs A1 gilt auch für die zweiten bis vierten Bereiche A2 bis A4. Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fläche des Element-Layout-Bereichs A0 sowie die Fläche des zweiten Chips 3, in Z-Richtung gesehen, reduziert werden. Folglich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Größe des Magnetsensors 1 verringert werden.
Zu beachten ist, dass in 19 eine erste Endkante des ersten Bereichs A401 mit dem Bezugszeichen A401a und eine vierte Endkante des ersten Bereichs A401 mit dem Bezugszeichen A401d bezeichnet ist. Im vierten Vergleichsbeispiel erstreckt sich die vierte Endkante A401d in einer Richtung parallel zur ersten Referenzrichtung Rx. Obwohl nicht dargestellt, erstreckt sich im vierten Vergleichsbeispiel eine dritte Endkante des ersten Bereichs A401 ebenfalls in die Richtung parallel zur ersten Referenzrichtung Rx.
Die vorstehende Beschreibung des ersten Bereichs A401 gilt auch für die zweiten bis vierten Bereiche A402 bis A404.
[Modifikationsbeispiele]
Als nächstes werden erste und zweite Modifikationsbeispiele des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird das erste Modifikationsbeispiel unter Bezugnahme auf 20 beschrieben. 20 ist eine Draufsicht, die den ersten bis vierten Bereich A1 bis A4 des ersten Modifikationsbeispiels zeigt. Im ersten Modifikationsbeispiel liegt die Position des Schwerpunkts C4 des vierten Bereichs A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry in Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C1 des ersten Bereichs A1 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Die Position des Schwerpunkts C3 des dritten Bereichs A3 in der zweiten Referenzrichtung Ry liegt in der Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C2 des zweiten Bereichs A2 in der zweiten Referenzrichtung Ry.
Als nächstes wird das zweite Modifikationsbeispiel unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21 ist eine Draufsicht, die den ersten bis vierten Bereich A1 bis A4 des zweiten Modifikationsbeispiels zeigt. Im zweiten Modifikationsbeispiel liegt die Position des Schwerpunkts C4 des vierten Bereichs A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry in Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C1 des ersten Bereichs A1 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Die Position des Schwerpunkts C3 des dritten Bereichs A3 in der zweiten Referenzrichtung Ry liegt in -Y-Richtung vor der Position des Schwerpunkts C2 des zweiten Bereichs A2 in der zweiten Referenzrichtung Ry. Im zweiten Modifikationsbeispiel ist die Richtung, in der der dritte Bereich A3 gegenüber dem zweiten Bereich A2 versetzt ist, der Richtung entgegengesetzt, in der der vierte Bereich A4 gegenüber dem ersten Bereich A1 versetzt ist.
Im zweiten Modifikationsbeispiel kann, muss aber nicht, die Position des Schwerpunkts C2 des zweiten Bereichs A2 in der zweiten Referenzrichtung Ry mit der Position des Schwerpunkts C4 des vierten Bereichs A4 in der zweiten Referenzrichtung Ry übereinstimmen. Die Position des Schwerpunkts C3 des dritten Bereichs A3 in der zweiten Referenzrichtung Ry kann, muss aber nicht, mit der Position des Schwerpunkts C1 des ersten Bereichs A1 in der zweiten Referenzrichtung Ry übereinstimmen.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 22 beschrieben. 22 ist eine Draufsicht, die die Mehrzahl von vorstehende Fläche 305c der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Element-Layout-Bereich A0 des zweiten Chips 3 einen ersten Bereich A11, einen zweiten Bereich A12, einen dritten Bereich A13 und einen vierten Bereich A14 anstelle der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 der ersten Ausführungsform.
Der erste Bereich A11 ist ein Bereich, der dem ersten Widerstandsabschnitt R21 der zweiten Erfassungsschaltung 20 (siehe 5) und dem ersten Widerstandsabschnitt R31 der dritten Erfassungsschaltung 30 (siehe 6) entspricht. Der zweite Bereich A12 ist ein Bereich, der dem zweiten Widerstandsabschnitt R22 der zweiten Erfassungsschaltung 20 (siehe 5) und dem zweiten Widerstandsabschnitt R32 der dritten Erfassungsschaltung 30 (siehe 6) entspricht. Der dritte Bereich A13 ist ein Bereich, der dem dritten Widerstandsabschnitt R23 der zweiten Erfassungsschaltung 20 (siehe 5) und dem dritten Widerstandsabschnitt R33 der dritten Erfassungsschaltung 30 (siehe 6) entspricht. Der vierte Bereich A14 ist ein Bereich, der dem vierten Widerstandsabschnitt R24 der zweiten Erfassungsschaltung 20 (siehe 5) und dem vierten Widerstandsabschnitt R34 der dritten Erfassungsschaltung 30 (siehe 6) entspricht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B der zweiten Erfassungsschaltung 20 in den ersten bis vierten Bereichen A11 bis A14 verteilt aufgebracht. Die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C der dritten Erfassungsschaltung 30 ist in den ersten bis vierten Bereichen A11 bis A14 verteilt aufgebracht.
Der erste und der vierte Bereich A11 und A14 sind so aufgebracht, dass sie entlang der ersten Referenzrichtung Rx angeordnet sind. Der erste Bereich A11 befindet sich in der Nähe einer Endkante des Element-Layout-Bereichs A0 auf der Seite der X-Richtung. Der vierte Bereich A14 befindet sich in der Nähe eines Endrandes des Element-Layout-Bereichs A0 auf der Seite der -X-Richtung. Der zweite und der dritte Bereich A12 und A13 sind in Bezug auf den ersten und den vierten Bereich A11 und A14 jeweils in -Y-Richtung davor aufgebracht.
Jeder der ersten bis vierten Bereiche A11 bis A14 enthält eine erste Endkante und eine zweite Endkante, die an beiden Enden in der ersten Referenzrichtung Rx liegen, und eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die an beiden Enden in der zweiten Referenzrichtung Ry liegen. Die ersten bis vierten Endkanten jedes der ersten bis vierten Bereiche A11 bis A14 können Merkmale aufweisen, die den Merkmalen der ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, mit Ausnahme der Länge jeder der ersten bis vierten Endkanten.
Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils nur über den ersten Bereich A11 erstrecken, und vorstehenden Flächen 305c, die sich jeweils nur über den dritten Bereich A13 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten und zweiten Bereich A11 und A12, jedoch nicht über den dritten und vierten Bereich A13 und A14 erstrecken, vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den zweiten und vierten Bereich A12 und A14, jedoch nicht über den ersten und dritten Bereich A11 und A13 erstrecken, und vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den dritten und vierten Bereich A13 und A14, jedoch nicht über den ersten und zweiten Bereich A11 und A12 erstrecken. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c enthält ferner vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den ersten, zweiten und vierten Bereich A11, A12 und A14, aber nicht über den dritten Bereich A13 erstrecken, und vorstehende Flächen 305c, die sich jeweils über den zweiten bis vierten Bereich A12 bis A14, aber nicht über den ersten Bereich A11 erstrecken.
Der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeder der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c befinden sich nicht im Inneren jedes der ersten bis vierten Bereiche A11 bis A14 oder zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen der ersten bis vierten Bereiche A11 bis A14.
Der Aufbau, die Funktionsweise und die Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
[Dritte Ausführungsform]
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Magnetsensor-Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Magnetsensor 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Prozessor 40. Der Magnetsensor 101 kann eine äußere Form aufweisen, die der äußeren Form des ersten Chips 2 oder des zweiten Chips 3 der ersten Ausführungsform entspricht.
Nachfolgend wird eine Konfiguration des Magnetsensors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die 23 bis 26 beschrieben. 23 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Magnetsensor-Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 24 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Erfassungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 25 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer zweiten Erfassungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 26 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer dritten Erfassungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Der Magnetsensor 101 enthält eine erste Erfassungsschaltung 110, eine zweite Erfassungsschaltung 120 und eine dritte Erfassungsschaltung 130. Jede der ersten bis dritten Erfassungsschaltungen 110, 120 und 130 enthält eine Mehrzahl von MR-Elementen.
Die erste Erfassungsschaltung 110 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente eines Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur U-Richtung zu erfasst und erste Erfassungssignale S111 und S112 erzeugt, die jeweils mit der Komponente korrespondieren. Die zweite Erfassungsschaltung 120 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur V-Richtung erfasst und zweite Erfassungssignale S121 und S122 erzeugt, die jeweils mit der Komponente korrespondieren. Die dritte Erfassungsschaltung 130 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur Z-Richtung erfasst und dritte Erfassungssignale S131 und S132 erzeugt, die jeweils mit der Komponente korrespondieren.
Die Schaltungsanordnung der ersten Erfassungsschaltung 110 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Schaltungsanordnung der ersten Erfassungsschaltung 10 der ersten Ausführungsform. In 24 sind die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte der ersten Erfassungsschaltung 110, die den ersten bis vierten Widerstandsabschnitten R11, R12, R13 und R14 der ersten Erfassungsschaltung 10 entsprechen, mit den Bezugszeichen R111, R112, R113 und R114 bezeichnet.
Die Schaltungsanordnung der zweiten Erfassungsschaltung 120 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Schaltungsanordnung der zweiten Erfassungsschaltung 20 der ersten Ausführungsform. In 25 sind die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte der zweiten Erfassungsschaltung 120, die den ersten bis vierten Widerstandsabschnitten R21, R22, R23 bzw. R24 der zweiten Erfassungsschaltung 20 entsprechen, mit den Bezugszeichen R121, R122, R123 und R124 bezeichnet.
Die Schaltungsanordnung der dritten Erfassungsschaltung 130 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Schaltungsanordnung der dritten Erfassungsschaltung 30 der ersten Ausführungsform. In 26 sind die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte der dritten Erfassungsschaltung 130, die den ersten bis vierten Widerstandsabschnitten R31, R32, R33 und R34 der dritten Erfassungsschaltung 30 entsprechen, mit den Bezugszeichen R131, R132, R133 und R134 bezeichnet.
Die Widerstandsabschnitte R111 bis R114, R121 bis R124 und R131 bis R134 enthalten eine Mehrzahl von MR-Elementen. Die Mehrzahl der MR-Elemente des Magnetsensors 101 wird im Folgenden durch das Bezugszeichen 150 dargestellt. Die Konfigurationen der MR-Elemente 150 können die gleichen sein wie die Konfigurationen der MR-Elemente 50, die in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Mit anderen Worten, die MR-Elemente 150 enthalten jeweils mindestens die magnetisierte Schicht 52, die freie Schicht 54 und die Zwischenschicht 53 (siehe 11).
In den 24 und 25 stellen die durchgezogenen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 der MR-Elemente 150 dar. In dem in 24 gezeigten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R111 und R113 die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R112 und R114 sind die -U-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl von MR-Elementen 150 der ersten Erfassungsschaltung 110 weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur V-Richtung festlegt.
In dem in 25 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R121 und R123 die V-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R122 und R124 sind die -V-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl von MR-Elementen 150 der zweiten Erfassungsschaltung 120 weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur U-Richtung festlegt.
Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl von MR-Elementen 150 des dritten Erfassungsschaltung 130 weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur V-Richtung festlegt. Die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 52 in der dritten Erfassungsschaltung 130 wird später beschrieben.
Als nächstes wird ein spezifischer Aufbau des Magnetsensors 101 beschrieben. Der Magnetsensor 101 enthält ein Substrat 140 mit einer Oberseite 140a, einen ersten Abschnitt mit der ersten Erfassungsschaltung 110, einen zweiten Abschnitt mit der zweiten Erfassungsschaltung 120 und einen dritten Abschnitt mit der dritten Erfassungsschaltung 130. Die Oberseite 140a des Substrats 140 ist parallel zur XY-Ebene. Der erste bis dritte Abschnitt sind auf dem Substrat 140 ausgebildet. Die Struktur des ersten Abschnitts und die Struktur des zweiten Abschnitts ähneln der Struktur des ersten Chips 2 (mit Ausnahme des Substrats 201), die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 150, die im ersten Abschnitt enthalten sind, ist in der V-Richtung lang. Jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 150, die im zweiten Abschnitt enthalten sind, ist in der U-Richtung lang. Zu beachten ist, dass der erste und der zweite Abschnitt die in der ersten Ausführungsform beschriebene erste Spule 70 enthalten können, dies aber nicht müssen.
Als nächstes wird der Aufbau des dritten Abschnitts des Magnetsensors 101 anhand auf die 27 bis 29 beschrieben. 27 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Magnetsensors 101 zeigt. 28 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Mehrzahl von MR-Elementen 150 und eine Mehrzahl von Jochen zeigt. 29 ist eine Seitenansicht, die die Mehrzahl von MR-Elementen 150 und die Mehrzahl von Jochen zeigt.
Der Aufbau des dritten Abschnitts ist im Wesentlichen ähnlich wie der Aufbau des ersten Abschnitts. Der dritte Abschnitt enthält ferner eine Mehrzahl von Jochen 151, die jeweils aus einem weichmagnetischen Körper gemacht sind. Zu beachten ist, dass 27 das Substrat 140, die Mehrzahl der MR-Elemente 150 und die Mehrzahl der Joche 151 als Bestandteile des Magnetsensors 101 zeigt.
Jedes der Joche 151 kann eine rechteckige, massive Form haben, die sich zum Beispiel in V-Richtung erstreckt. Jedes der Joche 151 ist so konfiguriert, dass es ein Ausgangsmagnetfeld erzeugt, wenn ein Eingangsmagnetfeld mit einer Eingangsmagnetfeldkomponente in der Richtung parallel zur Z-Richtung daran angelegt wird. Das Ausgangmagnetfeld enthält eine Magnetfeldkomponente, die parallel zur ersten Referenzrichtung Rx verläuft und in Abhängigkeit von der Eingangsmagnetfeldkomponente variiert.
Jedes der Joche 151 hat eine erste Endfläche 151a und eine zweite Endfläche 151b, die sich an beiden Enden in der Richtung parallel zur U-Richtung befinden. Die erste Endfläche 151a jedes der Joche 151 befindet sich am Ende des Jochs 151 in der -U-Richtung, und die zweite Endfläche 151b befindet sich am Ende des Jochs 151 in der U-Richtung. Die Mehrzahl der Joche 151 ist in der Richtung parallel zur U-Richtung angeordnet.
Wie in den 27 bis 29 gezeigt, ist in dem dritten Abschnitt eine Mehrzahl von MR-Elementen 150 in einer Reihe entlang der ersten Endfläche 151a angeordnet, und eine Mehrzahl von MR-Elementen 150 ist in einer Reihe entlang der zweiten Endfläche 151b angeordnet. Im Folgenden wird die Mehrzahl von MR-Elementen 150, die entlang der ersten Endfläche 151a angeordnet sind, durch das Bezugszeichen 150A dargestellt, und die Mehrzahl von MR-Elementen 150, die entlang der zweiten Endfläche 151b angeordnet sind, durch das Bezugszeichen 150B dargestellt. In dem zweiten Abschnitt sind die Mehrzahl der MR-Elemente 150A und die Mehrzahl der MR-Elemente 150B so angeordnet, dass die Reihen der MR-Elemente 150A und die Reihen der MR-Elemente 150B abwechselnd in der Richtung parallel zur U-Richtung angeordnet sind. Die Mehrzahl der MR-Elemente 150A und die Mehrzahl der MR-Elemente 150B brauchen die Mehrzahl der Joche 151 von oben gesehen nicht zu überlappen.
Obwohl nicht dargestellt, enthält der dritte Abschnitt ferner eine Mehrzahl von ersten unteren Elektroden, eine Mehrzahl von zweiten unteren Elektroden, eine Mehrzahl von ersten oberen Elektroden und eine Mehrzahl von zweiten oberen Elektroden. Die Mehrzahl der MR-Elemente 150A sind durch die Mehrzahl der ersten unteren Elektroden und die Mehrzahl der ersten oberen Elektroden in Reihe geschaltet. Die Mehrzahl der MR-Elemente 150B sind durch die Mehrzahl der zweiten unteren Elektroden und die Mehrzahl der zweiten oberen Elektroden in Reihe geschaltet.
Als nächstes wird die Anordnung der Mehrzahl von MR-Elementen 150 der dritten Erfassungsschaltung 130 unter Bezugnahme auf 30 beschrieben. 30 ist eine Draufsicht, die einen Element-Layout-Bereich und eine Mehrzahl von Jochen zeigt. 30 zeigt den zweiten Abschnitt des Magnetsensors 101. Der Magnetsensor 101 enthält einen Element-Layout-Bereich A100 zum Anordnen der Mehrzahl von MR-Elementen 150 der dritten Erfassungsschaltung 130. Der Element-Layout-Bereich A100 enthält einen ersten Bereich A101 und einen zweiten Bereich A102. Der erste Bereich A101 ist ein Bereich, der dem ersten und vierten Widerstandsabschnitt R131 und R134 entspricht. Der zweite Bereich A102 ist ein Bereich, der dem zweiten und dritten Widerstandsabschnitt R132 und R133 entspricht. Die Mehrzahl der MR-Elemente 150 der dritten Erfassungsschaltung 130 sind in dem ersten und zweiten Bereich A101 und A102 verteilt aufgebracht.
Jeder der ersten und zweiten Bereiche A101 und A102 enthält eine erste Endkante und eine zweite Endkante, die an beiden Enden in der ersten Referenzrichtung Rx liegen, und eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die an beiden Enden in der zweiten Referenzrichtung Ry liegen. 27 zeigt einen Teil des ersten Bereichs A101. In 27 bezeichnet das Bezugszeichen A101b die zweite Endkante des ersten Bereichs A101 und das Bezugszeichen A101d bezeichnet die vierte Endkante des ersten Bereichs A101.
Die ersten bis vierten Endkanten jedes der ersten und zweiten Bereiche A101 und A102 können Merkmale aufweisen, die den Merkmalen der ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, mit Ausnahme der Länge jeder der ersten bis vierten Endkanten. In den ersten und zweiten Bereichen A101 und A102 ist jedoch die dritte Referenzrichtung, in der sich jede der dritten und vierten Endkanten erstreckt, eine Richtung parallel zu einer Richtung zwischen der X-Richtung und der V-Richtung.
Als nächstes wird die Mehrzahl der Joche 151 im Detail beschrieben. Wenn die Richtung der Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt, liegen die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150A empfangenen Ausgangsmagnetfeldkomponenten in der U-Richtung, und die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150B empfangenen Ausgangsmagnetfeldkomponenten liegen in der -U-Richtung. Wenn die Richtung der Eingangsmagnetfeldkomponente in der -Z-Richtung liegt, liegen die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150A empfangenen Ausgangsmagnetfeldkomponenten in der -U-Richtung, und die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150B empfangenen Ausgangsmagnetfeldkomponenten liegen in der U-Richtung. Wie oben beschrieben, ist jedes der Mehrzahl der Joche 151 so aufgebaut, dass sie die Mehrzahl der MR-Elemente 150 veranlassen, eine Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur U-Richtung zu erfassen. Somit entspricht die Mehrzahl der Joche 151 der „Mehrzahl von Strukturkörpern“ der vorliegenden Erfindung.
Die Mehrzahl der Joche 151 enthält Joche 151, die sich jeweils über den ersten und zweiten Bereich A101 und A102 erstrecken, Joche 151 , die sich jeweils nur über den ersten Bereich A101 erstrecken, und Joche 151, die sich jeweils nur über den zweiten Bereich A102 erstrecken. Jedes Joch 151 enthält einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt, die sich an beiden Enden des Jochs 151 in Längsrichtung befinden. Der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jedes der Mehrzahl von Jochen 151 befinden sich nicht im Inneren des ersten und des zweiten Bereichs A101 und A102 oder zwischen dem ersten Bereich A101 und dem zweiten Bereich A102.
Die Beziehung zwischen den Jochen 151 und den ersten bis vierten Endkanten jedes der ersten und zweiten Bereiche A101 und A102 kann der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beziehung zwischen den vorstehenden Flächen 305c und den ersten bis vierten Endkanten A1a bis A1d des ersten Bereichs A1 ähnlich sein.
Als nächstes werden die ersten bis dritten Erfassungssignale der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst werden die ersten Erfassungssignale kurz beschrieben. Ein Muster einer Änderung des Widerstands jedes der Widerstandsabschnitte R111 bis R114 der ersten Erfassungsschaltung 110 ist das gleiche wie ein Muster einer Änderung des Widerstands jedes der Widerstandsabschnitte R11 bis R14 der ersten Erfassungsschaltung 10, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Die erste Erfassungsschaltung 110 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E11 entspricht, als ein erstes Erfassungssignal S111, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E12 entspricht, als ein erstes Erfassungssignal S112.
Als nächstes wird das zweite Erfassungssignal unter Bezugnahme auf 25 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur V-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R121 bis R124 der zweiten Erfassungsschaltung 120 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R121 und R123 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R122 und R124 abnehmen oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R121 und R123 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R122 und R124 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potential an jedem der Signalausgangsanschlüsse E21 und E22. Die zweite Erfassungsschaltung 120 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potenzial des Signalausgangsanschlusses E21 entspricht, als zweites Erfassungssignal S121, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potenzial des Signalausgangsanschlusses E22 entspricht, als zweites Erfassungssignal S122.
Als nächstes wird das dritte Erfassungssignal unter Bezugnahme auf die 26 bis 30 beschrieben. Der erste Widerstandsabschnitt R131 enthält die Mehrzahl von MR-Elementen 150A, die in dem ersten Bereich A101 aufgebracht sind. Der zweite Widerstandsabschnitt R132 enthält die Mehrzahl der MR-Elemente 150A, die im zweiten Bereich A102 aufgebracht sind. Der dritte Widerstandsabschnitt R133 enthält die Mehrzahl der MR-Elemente 150B, die im zweiten Bereich A102 aufgebracht sind. Der vierte Widerstandsabschnitt R134 enthält die Mehrzahl der MR-Elemente 150B, die im ersten Bereich A101 aufgebracht sind.
Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und vierten Widerstandsabschnitte R131 und R134 sind die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und dritten Widerstandsabschnitte R132 und R133 sind die -U-Richtung.
Wenn die Richtung der Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt, liegen die Ausgangsmagnetfeldkomponenten, die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150A im ersten und zweiten Widerstandsabschnitt R131 und R132 empfangen werden, in der U-Richtung, und die Ausgangsmagnetfeldkomponenten, die von der Mehrzahl der MR-Elemente 150B im dritten und vierten Widerstandsabschnitt R133 und R134 empfangen werden, liegen in der -U-Richtung. In einem solchen Fall nimmt der Widerstand jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 150A in dem ersten Widerstandsabschnitt R131 und der Widerstand jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 150B in dem dritten Widerstandsabschnitt R133 ab, und der Widerstand jedes der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R131 und R133 nimmt ebenfalls ab im Vergleich zu einem Zustand, in dem keine Ausgangsmagnetfeldkomponente vorhanden ist. Gleichzeitig nehmen der Widerstand jedes der MR-Elemente 150B im zweiten Widerstandsabschnitt R132 und der Widerstand jedes der Mehrzahl von MR-Elementen 150B im vierten Widerstandsabschnitt R134 zu, und die Widerstände des zweiten und vierten Widerstandsabschnitts R132 und R134 nehmen ebenfalls zu im Vergleich zu einem Zustand, in dem keine Ausgangsmagnetfeldkomponente vorhanden ist.
Wenn die Richtung der Eingangsmagnetfeldkomponente in -Z-Richtung verläuft, werden die Richtung der Ausgangsmagnetfeldkomponente und die Änderungen der Widerstände des ersten bis vierten Widerstandsabschnitts R131 bis R134 entgegengesetzt zu denen im oben beschriebenen Fall, in dem die Richtung der Eingangsmagnetfeldkomponente in Z-Richtung verläuft.
Wie oben beschrieben, führen Änderungen der Richtung und Stärke der Eingangsmagnetfeldkomponente dazu, dass sich die Widerstände der Widerstandsabschnitte R131 bis R134 der dritten Erfassungsschaltung 130 entweder so ändern, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R131 und R133 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R132 und R134 abnehmen, oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R131 und R133 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R132 und R134 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E31 und E32. Die dritte Erfassungsschaltung 130 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E31 entspricht, als drittes Erfassungssignal S131, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E32 entspricht, als drittes Erfassungssignal S132.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Prozessors 40 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Prozessor 40 so konfiguriert, dass er einen ersten Erfassungswert Su auf der Grundlage der ersten Erfassungssignale S111 und S112 erzeugt, einen zweiten Erfassungswert Sv auf der Grundlage der zweiten Erfassungssignale S121 und S122 erzeugt und einen dritten Erfassungswert Sz auf der Grundlage der dritten Erfassungssignale S131 und S132 erzeugt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Erzeugung der ersten bis dritten Erfassungswerte Su, Sv und Sz beschrieben. Der Prozessor 40 erzeugt den ersten Erfassungswerte Su durch eine Arithmetik, die die Ermittlung einer Differenz S111-S112 zwischen dem ersten Erfassungssignal S111 und dem ersten Erfassungssignal S112 enthält. Der erste Erfassungswerte Su kann die Differenz S111-S112 selbst sein. Der erste Erfassungswerte Su kann das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen sein, wie zum Beispiel Verstärkungsanpassung und Offset-Anpassung, die an der Differenz S111-S112 vorgenommen wurden.
Der Prozessor 40 erzeugt den zweiten Erfassungswert Sv durch eine Arithmetik, die die Ermittlung einer Differenz S121-S122 zwischen dem zweiten Erfassungssignal S121 und dem zweiten Erfassungssignal S122 enthält. Der zweite Erfassungswert Sv kann die Differenz S121-S122 selbst sein. Der zweite Erfassungswert Sv kann das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen sein, wie zum Beispiel Verstärkungsanpassung und Offset-Anpassung, die an der Differenz S121-S122 vorgenommen wurden.
Der Prozessor 40 erzeugt den dritten Erfassungswert Sz durch eine Arithmetik, die die Ermittlung einer Differenz S131-S132 zwischen dem dritten Erfassungssignal S131 und dem dritten Erfassungssignal S132 enthält. Der dritte Erfassungswert Sz kann die Differenz S131-S132 selbst sein. Der dritte Erfassungswert Sz kann das Ergebnis vorbestimmter Korrekturen sein, wie zum Beispiel Verstärkungsanpassung und Offset-Anpassung, die an der Differenz S131-S132 vorgenommen wurden.
Zu beachten ist, dass von den Merkmalen der ersten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 und 16 bis 19 beschrieben sind, die Merkmale, die sich auf die Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c beziehen, auch für die Mehrzahl von Jochen 151 gelten. Die Konfiguration, der Betrieb und die Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten die gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
[Vierte Ausführungsform]
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Magnetsensor-Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform enthält einen ersten Chip 8 anstelle des ersten Chips 2 der ersten Ausführungsform. Der Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält den ersten Chip 8 und den zweiten Chip 3. Obwohl nicht dargestellt, hat der erste Chip 8 eine äußere Form, die der äußeren Form des zweiten Chips 3 ähnlich ist. Der erste Chip 8 ist auf der Referenzebene 4a des Trägers 4 in einer solchen Lage montiert, dass die Unterseite des ersten Chips 8 der Referenzebene 4a des Trägers 4 zugewandt ist, wie beim zweiten Chip 3 (siehe 1 und 2).
Die Konfiguration des zweiten Chips 3 der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die Konfiguration des zweiten Chips 3 der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Erfassungsschaltungen, die in dem zweiten Chip 3 enthalten sind, der Einfachheit halber als dritte Erfassungsschaltung 20 und vierte Erfassungsschaltung 30 bezeichnet. Die Konfigurationen der dritten und vierten Erfassungsschaltung 20 und 30 der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils die gleichen wie die Konfigurationen der zweiten und dritten Erfassungsschaltung 20 und 30 der ersten Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei von der dritten Erfassungsschaltung 20 erzeugte Erfassungssignale als dritte Erfassungssignale S21 und S22 bezeichnet, und zwei von der vierten Erfassungsschaltung 30 erzeugte Erfassungssignale werden der Einfachheit halber als vierte Erfassungssignale S31 und S32 bezeichnet. Die dritten Erfassungssignale S21 und S22 und die vierten Erfassungssignale S31 und S32 der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils die gleichen wie die zweiten Erfassungssignale S21 und S22 und die dritten Erfassungssignale S31 und S32 der ersten Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Mehrzahl von MR-Elementen 50, die die dritte Erfassungsschaltung 20 bilden, als Mehrzahl von dritten MR-Elementen 50B bezeichnet, und die Mehrzahl von MR-Elementen 50, die die vierte Erfassungsschaltung 30 bilden, wird der Einfachheit halber als Mehrzahl von vierten MR-Elementen 50C bezeichnet. Die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der vierten MR-Elemente 50C der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils die gleichen wie die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C der ersten Ausführungsform.
Der Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die dritte und vierte Erfassungsschaltung 20 und 30. Darüber hinaus enthält der Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine erste Erfassungsschaltung 240, eine zweite Erfassungsschaltung 250 und eine erste Spule 280 anstelle der ersten Erfassungsschaltung 10 und der ersten Spule 70 der ersten Ausführungsform.
Nachfolgend werden die erste und die zweite Erfassungsschaltungen 240 und 250 unter Bezugnahme auf die 31 bis 35 beschrieben. 31 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Magnetsensor-Vorrichtung 100 zeigt. 32 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung der ersten Erfassungsschaltung 240 zeigt. 33 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung der zweiten Erfassungsschaltung 250 zeigt. 34 ist eine Draufsicht, die einen Teil des ersten Chips 8 zeigt. 35 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des ersten Chips 8 zeigt.
Wie in 35 gezeigt, sind eine W4-Richtung und eine W5-Richtung wie folgt definiert. Die W4-Richtung ist eine Richtung, die von der U-Richtung in die -Z-Richtung gedreht ist. Die W5-Richtung ist eine von der U-Richtung in die Z-Richtung gedrehte Richtung. Genauer gesagt ist in der vorliegenden Ausführungsform die W4-Richtung eine Richtung, die von der U-Richtung in die -Z-Richtung um γ gedreht ist, und die W5-Richtung ist eine Richtung, die von der U-Richtung in die Z-Richtung um γ gedreht ist. Zu beachten ist, dass γ ein Winkel, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. γ kann gleich β sein, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Die -W4-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W4-Richtung entgegengesetzt ist, und die -W5-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W5-Richtung entgegengesetzt ist. Die W4-Richtung und die W5-Richtung sind beide orthogonal zur V-Richtung.
Die erste Erfassungsschaltung 240 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente eines Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur W4-Richtung erfasst und erste Erfassungssignale S41 und S42 erzeugt, die jeweils mit der Komponente korrespondieren. Die zweite Erfassungsschaltung 250 ist so konfiguriert, eine Komponente des Zielmagnetfelds in einer Richtung parallel zur W5-Richtung erfasst und zweite Erfassungssignale S51 und S52 erzeugt, die jeweils mit der Komponente korrespondieren.
Wie in 32 gezeigt, enthält die erste Erfassungsschaltung 240 einen Stromversorgungsanschluss V4, einen Masseanschluss G4, Signalausgangsanschlüsse E41 und E42, einen ersten Widerstandsabschnitt R41, einen zweiten Widerstandsabschnitt R42, einen dritten Widerstandsabschnitt R43 und einen vierten Widerstandsabschnitt R44. Die Mehrzahl der MR-Elemente der ersten Erfassungsschaltung 240 bilden sie ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R41, R42, R43 und R44.
Der erste Widerstandsabschnitt R41 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V4 und dem Signalausgangsanschluss E41 vorgesehen. Der zweite Widerstandsabschnitt R42 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E41 und dem Masseanschluss G4 vorgesehen. Der dritte Widerstandsabschnitt R43 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E42 und dem Masseanschluss G4 vorgesehen. Der vierte Widerstandsabschnitt R44 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V4 und dem Signalausgangsanschluss E42 vorgesehen.
Wie in 33 gezeigt, enthält die zweite Erfassungsschaltung 250 einen Stromversorgungsanschluss V5, einen Masseanschluss G5, Signalausgangsanschlüsse E51 und E52, einen ersten Widerstandsabschnitt R51, einen zweiten Widerstandsabschnitt R52, einen dritten Widerstandsabschnitt R53 und einen vierten Widerstandsabschnitt R54. Die Mehrzahl der MR-Elemente der zweiten Erfassungsschaltung 250 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R51, R52, R53 und R54.
Der erste Widerstandsabschnitt R51 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V5 und dem Signalausgangsanschluss E51 vorgesehen. Der zweite Widerstandsabschnitt R52 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E51 und dem Masseanschluss G5 vorgesehen. Der dritte Widerstandsabschnitt R53 befindet sich zwischen dem Signalausgangsanschluss E52 und dem Masseanschluss G5. Der vierte Widerstandsabschnitt R54 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V5 und dem Signalausgangsanschluss E52 vorgesehen.
An jeden der Stromversorgungsanschlüsse V4 und V5 wird eine Spannung oder ein Strom einer bestimmten Größe angelegt. Jeder der Masseanschlüsse G4 und G5 ist mit der Masse verbunden.
Die Mehrzahl der MR-Elemente der ersten Erfassungsschaltung 240 wird im Folgenden als Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D bezeichnet. Die Mehrzahl der MR-Elemente der zweiten Erfassungsschaltung 250 wird als Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E bezeichnet. Da die erste und zweite Erfassungsschaltung 240 und 250 Bestandteile des Magnetsensors 1 sind, kann gesagt werden, dass der Magnetsensor 1 die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E enthält. Die Konfiguration jedes MR-Elements der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E ist die gleiche wie die Konfiguration jedes der in der ersten Ausführungsform beschriebenen MR-Elemente 50.
In den 32 und 33 stellen die durchgezogenen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 der MR-Elemente 50 dar (siehe 11). Hohle Pfeile stellen die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 der MR-Elemente 50 in einem Fall dar, in dem kein Zielmagnetfeld an die MR-Elemente 50 angelegt ist (siehe 11).
In dem in 32 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R41 und R43 die W4-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R42 und R44 sind die -W4-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur V-Richtung festlegt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R41 und R42 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die ersten MR-Elemente 50D angelegt wird, sind die V-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R43 und R44 sind im vorgenannten Fall die -V-Richtung.
In dem in 33 dargestellten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R51 und R53 die W5-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 52 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R52 und R54 sind die -W5-Richtung. Die freie Schicht 54 in jedem der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur V-Richtung festlegt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R51 und R52 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die zweiten MR-Elemente 50E angelegt wird, sind die V-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 54 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R53 und R54 sind im vorgenannten Fall die -V-Richtung.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Magnetfeldgenerator die erste Spule 280 anstelle der ersten Spule 70 der ersten Ausführungsform. Die erste Spule 280 legt ein Magnetfeld in einer vorbestimmten Richtung an die freie Schicht 54 jedes der Mehrzahl von ersten MR-Elementen 50D und der Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50E an. Der erste Chip 8 enthält die erste Spule 280.
Nachfolgend wird ein spezifischer Aufbau des ersten Chips 8 im Detail beschrieben. 35 zeigt einen Teil des Querschnitts an der durch die Linie 35-35 in 34 angegebenen Stelle. Der erste Chip 8 enthält ein Substrat 321 mit einer Oberseite 321a, Isolierschichten 322, 323, 324, 325, 327, 328, 329 und 330, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61D, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61E, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62D, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62E, eine Mehrzahl von unteren Spulenelementen 281 und eine Mehrzahl von oberen Spulenelementen 282. Zu beachten ist, dass 35 die Isolierschicht 325, die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D, die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 282 als Komponenten des ersten Chips 8 zeigt.
Die Isolierschicht 325 enthält eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen 325c. Jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 325c enthält eine erste schräge Flächen 325a und eine zweite schräge Flächen 325b.
Die Struktur des ersten Chips 8 kann symmetrisch zur Struktur des zweiten Chips 3 sein, mit der YZ-Ebene als Zentrum. In einem solchen Fall kann durch Ersetzen der Komponenten des zweiten Chips 3 durch die Komponenten des ersten Chips 8 eine Beschreibung der Struktur des ersten Chips 8 erstellt werden. Im Einzelnen werden die Komponenten des zweiten Chips 3 durch die Komponenten des ersten Chips 8 wie folgt ersetzt. Die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der vierten MR-Elemente 50C des zweiten Chips 3 (die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C der ersten Ausführungsform) werden jeweils durch die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E ersetzt. Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und die Mehrzahl der unteren Elektroden 61D des zweiten Chips 3 werden jeweils durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61D und die Mehrzahl der unteren Elektroden 61E ersetzt. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62D des zweiten Chips 3 werden jeweils durch die Mehrzahl der oberen Elektroden 62D und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62E ersetzt. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 des zweiten Chips 3 werden jeweils durch die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 281 und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 282 ersetzt. Die Isolierschichten 302 bis 305 und 307 bis 310 des zweiten Chips 3 werden jeweils durch die Isolierschichten 322 bis 325 und 327 bis 330 ersetzt.
Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c, die Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a und die Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b des zweiten Chips 3 werden jeweils durch die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 325c, die Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 325a und die Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 325b ersetzt. Zu beachten ist, dass in der ersten Ausführungsform die Merkmale der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c, der Mehrzahl der ersten schrägen Flächen 305a und der Mehrzahl der zweiten schrägen Flächen 305b unter Verwendung der U-Richtung, der V-Richtung, der -V-Richtung, der W1-Richtung, der W2-Richtung und des VZ-Querschnitts beschrieben wurden. Wenn die Komponenten des zweiten Chips 3 durch die Komponenten des ersten Chips 8 wie oben beschrieben ersetzt werden, werden die U-Richtung, die V-Richtung, die -V-Richtung, die W1-Richtung, die W2-Richtung und der VZ-Querschnitt jeweils durch die V-Richtung, die U-Richtung, die -U-Richtung, die W4-Richtung, die W5-Richtung und den UZ-Querschnitt ersetzt.
Als nächstes wird die Anordnung der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E beschrieben. Der erste Chip 8 enthält einen Element-Layout-Bereich zum Aufbringen der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E. Der Element-Layout-Bereich des ersten Chips 8 enthält einen ersten Bereich, der den ersten Widerstandsabschnitten R41 und R51 entspricht, einen zweiten Bereich, der den zweiten Widerstandsabschnitten R42 und R52 entspricht, einen dritten Bereich, der den dritten Widerstandsabschnitten R43 und R53 entspricht, und einen vierten Bereich, der den vierten Widerstandsabschnitten R44 und R54 entspricht.
Die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche des Element-Layout-Bereichs des ersten Chips 8 kann die gleiche sein wie die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3, der in 12 der ersten Ausführungsform gezeigt ist. Alternativ kann die Anordnung der ersten bis vierten Bereiche des Element-Layout-Bereichs des ersten Chips 8 symmetrisch zur Anordnung der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3 sein, mit der YZ-Ebene als Zentrum.
Die Form jedes der ersten bis vierten Bereiche des Element-Layout-Bereichs des ersten Chips 8 kann symmetrisch zur Form jedes der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3 sein, mit der YZ-Ebene als Zentrum.
Die Anordnung der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50D und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50E in jedem der ersten bis vierten Bereiche des Element-Layout-Bereichs des ersten Chips 8 kann symmetrisch zur Anordnung der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der vierten MR-Elemente 50C (der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der dritten MR-Elemente 50C der ersten Ausführungsform) in jedem der ersten bis vierten Bereiche A1 bis A4 des Element-Layout-Bereichs A0 des zweiten Chips 3 sein, mit der YZ-Ebene als Zentrum.
Als nächstes werden die ersten Erfassungssignale S41 und S42 unter Bezugnahme auf 36 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W4-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R41 bis R44 der ersten Erfassungsschaltung 240 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R41 und R43 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R42 und R44 abnehmen, oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R41 und R43 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R42 und R44 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E41 und E42. Die erste Erfassungsschaltung 240 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E41 entspricht, als erstes Erfassungssignal S41, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E12 entspricht, als erstes Erfassungssignal S42.
Als nächstes werden die zweiten Erfassungssignale S51 und S52 unter Bezugnahme auf 33 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W5-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R51 bis R54 der zweiten Erfassungsschaltung 250 entweder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R51 und R53 zunehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R52 und R54 abnehmen, oder so, dass die Widerstände der Widerstandsabschnitte R51 und R53 abnehmen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R52 und R54 zunehmen. Dadurch ändert sich das elektrische Potenzial an jedem der Signalausgangsanschlüsse E51 und E52. Die zweite Erfassungsschaltung 250 erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E51 entspricht, als zweites Erfassungssignal S51, und erzeugt ein Signal, das dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E52 entspricht, als zweites Erfassungssignal S52.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Prozessors 40 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Prozessor 40 so konfiguriert, dass er den ersten Erfassungswert und den zweiten Erfassungswert auf der Grundlage der ersten Erfassungssignale S41 und S42 und der zweiten Erfassungssignale S51 und S52 erzeugt. Der erste Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur U-Richtung entspricht. Der zweite Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur Z-Richtung entspricht. Der erste Erfassungswert wird im Folgenden durch das Bezugszeichen Su1 und der zweite Erfassungswert durch das Bezugszeichen Sz1 dargestellt.
Der Prozessor 40 ist ferner so konfiguriert, dass er die dritten und vierten Erfassungswerte auf der Grundlage der dritten Erfassungssignale S21 und S22 und der vierten Erfassungssignale S31 und S32 erzeugt. Der dritte Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur V-Richtung entspricht. Der vierte Erfassungswert ist ein Erfassungswert, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur Z-Richtung entspricht. Der dritte Erfassungswert wird im Folgenden durch das Bezugszeichen Sv1 dargestellt, und der vierte Erfassungswert wird im Folgenden durch das Bezugszeichen Sz2 dargestellt.
Ein Verfahren zur Erzeugung des ersten und zweiten Erfassungswerts Su1 und Sz1 ähnelt dem Verfahren zur Erzeugung des zweiten und dritten Erfassungswerts Sv und Sz, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Ersetzt man Sv und Sz in der Beschreibung des Verfahrens zur Erzeugung des zweiten und dritten Erfassungswerts Sv und Sz durch Su1 beziehungsweise Sz1, so erhält man eine Beschreibung des Verfahrens zur Erzeugung des ersten und zweiten Erfassungswerts Su1 und Sz1.
Das Verfahren zum Erzeugen des ersten und zweiten Erfassungswertes Su1 und Sz1 ist ähnlich dem Verfahren zum Erzeugen der zweiten und dritten Erfassungswerte Sv und Sz, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Durch Ersetzen von Sv und Sz in der Beschreibung des Verfahrens zur Erzeugung der zweiten und dritten Erfassungswerte Sv und Sz durch Su1 beziehungsweise Sz1 kann eine Beschreibung des Verfahrens zur Erzeugung der ersten und zweiten Erfassungswerte Su1 und Sz1 erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Prozessor 40 eine Arithmetik ausführen, um den Mittelwert der zweiten und dritten Erfassungswerte Sz1 und Sz2 zu erhalten. In einem solchen Fall kann der Prozessor 40 einen durch die Arithmetik erhaltenen Wert als Erfassungswert erzeugen, der der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur Z-Richtung entspricht.
Der Aufbau, die Funktionsweise und die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden. Zum Beispiel kann der Magnetsensor der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von integrierten Chips enthalten.
Wie oben beschrieben, ist ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Magnetsensor, der eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die in mindestens einem Bereich aufgebracht sind, enthält. Der mindestens eine Bereich enthält eine erste Endkante und eine zweite Endkante, die sich an beiden Enden in einer ersten Referenzrichtung befinden, sowie eine dritte Endkante und eine vierte Endkante, die sich an beiden Enden in einer zweiten Referenzrichtung orthogonal zur ersten Referenzrichtung befinden. Die erste Endkante und die zweite Endkante erstrecken sich jeweils entlang der zweiten Referenzrichtung. Die dritte Endkante und die vierte Endkante erstrecken sich jeweils entlang einer dritten Referenzrichtung, die sich mit der ersten Referenzrichtung und der zweiten Referenzrichtung schneidet. Jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen weist eine Form auf, die in einer Richtung lang ist, die sich von der ersten Referenzrichtung, der zweiten Referenzrichtung und der dritten Referenzrichtung unterscheidet.
In dem erfindungsgemäßen Magnetsensor kann die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen so aufgebracht sein, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang der zweiten Referenzrichtung angeordnet sind und zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang einer Richtung parallel zur Längsrichtung jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen angeordnet sind.
Der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Stromversorgungsanschluss, einen Masseanschluss, einen Ausgangsanschluss und einen Widerstandsabschnitt enthalten, der zwischen dem Stromversorgungsanschluss oder dem Masseanschluss und dem Ausgangsanschluss vorgesehen ist. Die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen kann zumindest einen Teil des Widerstandsabschnitts bilden.
In dem erfindungsgemäßen Magnetsensor kann der mindestens eine Bereich eine Mehrzahl von Bereichen sein. Die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen kann in der Mehrzahl von Bereichen verteilt aufgebracht sein. Die Mehrzahl von Bereichen kann so aufgebracht sein, dass sie entlang der ersten Referenzrichtung angeordnet sind. Die Mehrzahl von Bereichen kann einen ersten spezifischen Bereich und einen zweiten spezifischen Bereich enthalten. Der Schwerpunkt des ersten spezifischen Bereichs und der Schwerpunkt des zweiten spezifischen Bereichs können in der zweiten Referenzrichtung gegeneinander versetzt sein.
In einem Fall, in dem der mindestens eine Bereich eine Mehrzahl von Bereichen enthalten, kann der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Mehrzahl von Strukturkörpern enthalten, die jeweils so strukturiert sind, dass sie die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen dazu veranlassen, eine spezifische Komponente eines Zielmagnetfeldes zu erfassen. Die Mehrzahl von Strukturkörpern kann einen Strukturkörper enthalten, der sich über mindestens zwei der Mehrzahl von Bereichen erstreckt. Die Mehrzahl von Bereichen kann einen ersten spezifischen Bereich und einen zweiten spezifischen Bereich enthalten. Der Schwerpunkt des ersten spezifischen Bereichs und der Schwerpunkt des zweiten spezifischen Bereichs können um einen Spalt zwischen zwei aneinandergrenzenden Strukturkörpern der Mehrzahl von Strukturkörpern in der zweiten Referenzrichtung gegeneinander versetzt sein.
In einem Fall, in dem der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Strukturkörpern enthalten, können die Mehrzahl von Strukturkörpern eine Mehrzahl von Jochen enthalten, die jeweils aus einem weichmagnetischen Körper gemacht sind. Die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen kann so aufgebracht sein, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang jedem der Mehrzahl von Jochen angeordnet sind.
In einem Fall, in dem der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Strukturkörpern enthält, können die Mehrzahl von Strukturkörpern eine Mehrzahl von schrägen Flächen aufweisen, die jeweils relativ zu einer Referenzebene parallel zu der ersten Referenzrichtung und zur zweiten Referenzrichtung schräg sind. Die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen kann so aufgebracht sein, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente auf jeder der Mehrzahl von schrägen Flächen angeordnet sind.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Bereichen einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich, einen dritten Bereich und einen vierten Bereich enthalten. Der erste Bereich, der zweite Bereich, der dritte Bereich und der vierte Bereich können in dieser Reihenfolge in einer Richtung parallel zur ersten Referenzrichtung angeordnet sein. Der Schwerpunkt des zweiten Bereichs kann gegenüber dem Schwerpunkt des ersten Bereichs in einer Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung versetzt sein. Der Schwerpunkt des dritten Bereichs kann gegenüber dem Schwerpunkt des zweiten Bereichs in einer anderen Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung versetzt sein. Der Schwerpunkt des vierten Bereichs kann gegenüber dem Schwerpunkt des dritten Bereichs in der einen Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung versetzt sein.
Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Modifikationsbeispiele und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich sind. So ist es zu verstehen, dass im Rahmen der beigefügten Ansprüche und Äquivalente davon, die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen als die vorstehenden Ausführungsformen praktiziert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 20161118 [0004]

Claims

Magnetsensor (1; 101) umfassend eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E), die in mindestens einem Bereich (A1, A2, A3, A4; A11, A12, A13, A14; A101, A102) aufgebracht sind, wobei: der mindestens eine Bereich (A1, A2, A3, A4; A11, A12, A13, A14; A101, A102) eine erste Endkante (A1a, A2a, A3a, A4a) und eine zweite Endkante (A1b, A2b, A3b, A4b; A101b), die sich an beiden Enden in einer ersten Referenzrichtung (Rx) befinden, und eine dritte Endkante (A1c, A2c, A3c, A4c) und eine vierte Endkante (A1d, A2d, A3d, A4d; A101d), die sich an beiden Enden in einer zweiten Referenzrichtung (Ry) orthogonal zur ersten Referenzrichtung (Rx) befinden, enthält; die erste Endkante (A1a, A2a, A3a, A4a) und die zweite Endkante (A1b, A2b, A3b, A4b; A101b) sich jeweils entlang der zweiten Referenzrichtung (Ry) erstrecken; die dritte Endkante (A1c, A2c, A3c, A4c) und die vierte Endkante (A1d, A2d, A3d, A4d; A101d) sich jeweils entlang einer dritten Referenzrichtung erstrecken, die sich mit der ersten Referenzrichtung (Rx) und der zweiten Referenzrichtung (Ry) schneidet; und jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) eine Form aufweist, die in einer Richtung lang ist, die sich von der ersten Referenzrichtung (Rx), der zweiten Referenzrichtung (Ry) und der dritten Referenzrichtung unterscheidet.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) so aufgebracht sind, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang der zweiten Referenzrichtung (Ry) angeordnet sind und auch zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang einer Richtung parallel zu einer Längsrichtung jedes der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) angeordnet sind.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Stromversorgungsanschluss (V2, V3; V4, V5); einen Masseanschluss (G2, G3; G4, G5); einen Ausgangsanschluss (E21, E22, E31, E32; E41, E42, E51, E52) und einen Widerstandsabschnitt (R21, R22, R23, R24, R31, R32, R33, R34; R131, R132, R133, R134; R41, R42, R43, R44, R51, R52, R53, R54), der zwischen dem Stromversorgungsanschluss (V2, V3; V4, V5) oder dem Masseanschluss (G2, G3; G4, G5) und dem Ausgangsanschluss (E21, E22, E31, E32; E41, E42, E51, E52) vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) zumindest einen Teil des Widerstandsabschnitts (R21, R22, R23, R24, R31, R32, R33, R34; R131, R132, R133, R134; R41, R42, R43, R44, R51, R52, R53, R54) bilden.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 1, wobei: der mindestens eine Bereich (A1, A2, A3, A4; A11, A12, A13, A14; A101, A102) eine Mehrzahl von Bereichen umfasst und die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) in der Mehrzahl von Bereichen verteilt aufgebracht sind.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von Bereichen (A1, A2, A3, A4; A101, A102) so aufgebracht sind, dass sie entlang der ersten Referenzrichtung (Rx) angeordnet sind.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 4, wobei: die Mehrzahl von Bereichen (A1, A2, A3, A4; A101, A102) einen ersten spezifischen Bereich und einen zweiten spezifischen Bereich enthalten und ein Schwerpunkt des ersten spezifischen Bereichs und ein Schwerpunkt des zweiten spezifischen Bereichs in der zweiten Referenzrichtung (Ry) gegeneinander versetzt sind.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Strukturkörpern (305a, 305b, 305c; 151; 325a, 325b, 325c), die jeweils so strukturiert sind, dass sie die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 150; 50D, 50E) dazu veranlassen, eine spezifische Komponente eines Zielmagnetfeldes zu erfassen, wobei die Mehrzahl von Strukturkörpern (305a, 305b, 305c; 151; 325a, 325b, 325c) einen Strukturkörper umfasst, der sich über mindestens zwei der Mehrzahl von Bereichen (A1, A2, A3, A4; A11, A12, A13, A14; A101, A102) erstreckt.
Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 7, wobei: die Mehrzahl von Bereichen (A1, A2, A3, A4; A101, A102) einen ersten spezifischen Bereich und einen zweiten spezifischen Bereich enthalten und ein Schwerpunkt des ersten spezifischen Bereichs und ein Schwerpunkt des zweiten spezifischen Bereichs um einen Spalt zwischen zwei aneinandergrenzenden Strukturkörpern der Mehrzahl von Strukturkörpern (305a, 305b, 305c; 151; 325a, 325b, 325c) in der zweiten Referenzrichtung (Ry) gegeneinander versetzt sind.
Magnetsensor (101) nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von Strukturkörpern (151) eine Mehrzahl von Jochen enthalten, die jeweils aus einem weichmagnetischen Körper gemacht sind.
Magnetsensor (101) nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (150) so aufgebracht sind, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente entlang jedem der Mehrzahl von Jochen (151) angeordnet sind.
Magnetsensor (1) nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von Strukturkörpern (305c; 325c) eine Mehrzahl von schrägen Flächen (305a, 305b; 325a, 325b) enthalten, die jeweils relativ zu einer Referenzebene (4a) parallel zur ersten Referenzrichtung (Rx) und zur zweiten Referenzrichtung (Ry) schräg sind.
Magnetsensor (1) nach Anspruch 11, wobei die Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (50B, 50C; 50D, 50E) so aufgebracht sind, dass zwei oder mehr magnetoresistive Elemente auf jeder der Mehrzahl von schrägen Flächen (305a, 305b; 325a, 325b) angeordnet sind.
Magnetsensor (1) nach Anspruch 4, wobei: die Mehrzahl von Bereichen (A1, A2, A3, A4) einen ersten Bereich (A1), einen zweiten Bereich (A2), einen dritten Bereich (A3) und einen vierten Bereich (A4) enthalten; der erste Bereich (A1), der zweite Bereich (A2), der dritte Bereich (A3) und der vierte Bereich (A4) in dieser Reihenfolge in einer Richtung parallel zur ersten Referenzrichtung (Rx) angeordnet sind; ein Schwerpunkt (C2) des zweiten Bereichs (A2) gegenüber einem Schwerpunkt (C1) des ersten Bereichs (A1) in einer Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung (Ry) versetzt ist; ein Schwerpunkt (C3) des dritten Bereichs (A3) gegenüber dem Schwerpunkt (C2) des zweiten Bereichs (A2) in einer anderen Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung (Ry) versetzt ist; und ein Schwerpunkt (C4) des vierten Bereichs (A4) gegenüber dem Schwerpunkt (C3) des dritten Bereichs (A3) in der einen Richtung parallel zur zweiten Referenzrichtung (Ry) versetzt ist.