DE112016005336T5

DE112016005336T5 - Magnetsensor und diesen umfassende Magnetfeld-Detektionseinrichtung

Info

Publication number: DE112016005336T5
Application number: DE112016005336.3T
Authority: DE
Inventors: Yuki Asazuma; Kei Tanabe; Akihiro Unno; Atsushi Matsuda; Masashi Takahashi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-08-02
Also published as: US11022659B2; WO2017086085A1; CN108291947B; JP6699139B2; US20200256932A1; CN108291947A; JP2017096714A

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetsensor bereitzustellen, der Einflüsse eines Störmagnetfelds reduzieren kann, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird. Der Magnetsensor umfasst einen Sensorchip 20 mit einer Elementbildungsfläche 20S, auf der magnetische Detektionselemente MR3, MR4 ausgebildet sind, ein erstes magnetisches Teil 31, das auf der Elementbildungsfläche 20S platziert ist und eine erste Höhe H1 als eine Höhe von der Elementbildungsfläche 20S aufweist, und ein zweites magnetisches Teil 32, das sich auf der zum ersten magnetischen Teil 31 entgegengesetzten Seite der magnetischen Detektionselemente MR3, MR4 befindet und eine zweite Höhe H2 aufweist, die niedriger als die erste Höhe H1 ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Höhe H2 des zweiten magnetischen Teils 32 niedriger ist als die des ersten magnetischen Teils 31, kann ein vom zweiten magnetischen Teil 32 angezogenes Detektionsmagnetfeld reduziert werden, während ein Störmagnetfeld durch das zweite magnetische Teil 32 abgeschirmt wird. Dementsprechend können Einflüsse des Störmagnetfelds reduziert werden, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor und eine diesen umfassende Magnetfeld-Detektionseinrichtung und betrifft insbesondere einen Magnetsensor, der Einflüsse eines Störmagnetfelds reduzieren kann, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird, und eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die den Magnetsensor umfasst.
[Stand der Technik]
Ein Magnetsensor, der einen magnetoresistiven Sensor oder dergleichen verwendet, wird weitläufig in einem Amperemeter oder einem magnetischen Kodierer verwendet. Im Magnetsensor gibt es einen Fall, bei dem ein magnetisches Teil zum Sammeln von magnetischen Flüssen auf einem Sensorchip platziert ist (siehe Patentdokument 1) . Wenn ein magnetisches Teil zum Sammeln von magnetischen Flüssen auf dem Sensorchip platziert ist, kann die Empfindlichkeit gegenüber einem Magnetfeld in einer vertikalen Richtung verbessert werden.
[Entgegenhaltungsliste]
[Patentdokument]
Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nr. 2009-276159
[Kurzfassung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösendes technisches Problem]
Ein Sensorchip kann jedoch einem Störmagnetfeld, das ein Rauschen ist, sowie einem Detektionsmagnetfeld als einem Detektionsziel ausgesetzt sein. Daher besteht ein Risiko, dass die Detektionsempfindlichkeit durch das Störmagnetfeld verringert wird. Um die Einflüsse eines Störmagnetfelds zu reduzieren, wird ein Verfahren zum Abschirmen des Störmagnetfelds konzipiert, indem ein anderes magnetisches Teil auf oder in der Nähe des Sensorchips platziert wird.
Studien dieses Verfahrens, die durch die vorliegenden Erfinder durchgeführt wurden, zeigen, dass ein Detektionsmagnetfeld, das detektiert werden soll, vom abschirmenden magnetischen Teil angezogen wird, was, in Abhängigkeit von der Größe oder Position des abschirmenden magnetischen Teils, zu einer niedrigeren Detektionsempfindlichkeit führen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetsensor, der Einflüsse eines Störmagnetfelds reduzieren kann, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird, und eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die den Magnetsensor enthält, bereitzustellen.
[Mittel zur Lösung des Problems]
Ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Sensorchip mit einer Elementbildungsfläche, auf der ein erstes magnetisches Detektionselement ausgebildet ist, ein erstes magnetisches Teil, das auf der Elementbildungsfläche platziert ist und eine erste Höhe als eine Höhe von der Elementbildungsfläche aufweist, und ein zweites magnetisches Teil, das sich auf der zum ersten magnetischen Teil entgegengesetzten Seite des ersten magnetischen Detektionselements befindet und eine zweite Höhe aufweist, die niedriger als die erste Höhe ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Höhe des zweiten magnetischen Teils niedriger ist als die des ersten magnetischen Teils, kann ein Detektionsmagnetfeld, das zum zweiten magnetischen Teil angezogen wird, reduziert werden, während ein Störmagnetfeld durch das zweite magnetische Teil abgeschirmt wird. Dementsprechend können Einflüsse des Störmagnetfelds reduziert werden, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das zweite magnetische Teil auf der Elementbildungsfläche platziert ist. Diese Konfiguration kann eine relative Positionsbeziehung zwischen dem ersten magnetischen Teil und dem zweiten magnetischen Teil und zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Teil fixieren.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ferner ein zweites magnetisches Detektionselement auf der Elementbildungsfläche des Sensorchips ausgebildet ist und dass das erste magnetische Teil zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Detektionselement platziert ist. Dementsprechend kann die Intensität eines Detektionsmagnetfelds basierend auf einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal vom ersten magnetischen Detektionselement und einem Ausgangssignal vom zweiten magnetischen Detektionselement detektiert werden.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das erste und das zweite magnetische Teil in einer Abmessung in einer Längenrichtung größer sind als in einer Abmessung in einer Breitenrichtung, wobei die Breitenrichtung eine Array-Richtung des ersten und des zweiten magnetischen Detektionselements ist und die Längenrichtung parallel zur Elementbildungsfläche und orthogonal zur Breitenrichtung ist. Diese Konfiguration kann einen Detektionsbereich für ein Magnetfeld in einer vertikalen Richtung erweitern. Des Weiteren kann die Abmessung des Magnetsensors reduziert werden.
In diesem Fall kann die Abmessung in der Längenrichtung wenigstens eines des ersten und zweiten magnetischen Teils größer sein als die Abmessung in der Längenrichtung des Sensorchips. Die Abmessungen in der Längenrichtung des ersten und des zweiten magnetischen Teils können sich voneinander unterscheiden. Des Weiteren können sich die Abmessungen in der Breitenrichtung des ersten und des zweiten magnetischen Teils voneinander unterscheiden. Weiterhin kann das zweite magnetische Teil in der Längenrichtung in mehrere Teile unterteilt sein.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Teil größer sein als ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem ersten magnetischen Teil. Diese Konfiguration kann ein Detektionsmagnetfeld reduzieren, das zum zweiten magnetischen Teil angezogen wird. Alternativ dazu können ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem ersten magnetischen Teil und ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Teil zueinander gleich sein. Diese Konfiguration kann den Sensorchip verkleinern.
Es wird bevorzugt, dass der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Restmagnetfeld in einem magnetischen Medium detektiert, das sich in der Breitenrichtung relativ zum Sensorchip bewegt. Diese Konfiguration ermöglicht, dass der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beispiel bei einer Banknotenidentifikationseinrichtung angewendet wird.
Es wird bevorzugt, dass der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein drittes magnetisches Teil umfasst, das sich auf einer zum ersten magnetischen Teil entgegengesetzten Seite des zweiten magnetischen Detektionselements befindet und eine dritte Höhe aufweist, die niedriger als die erste Höhe ist. Diese Konfiguration ermöglicht, dass ein Störmagnetfeld durch das zweite und das dritte magnetische Teil abgeschirmt wird, und daher können Einflüsse des Störmagnetfelds weiter reduziert werden.
Es wird bevorzugt, dass der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein Schutzteil umfasst, das einen Raum zwischen dem ersten magnetischen Teil und dem zweiten magnetischen Teil füllt, das erste und das zweite magnetische Teil versiegelt und eine niedrigere Permeabilität als die des ersten und des zweiten magnetischen Teils aufweist. Dementsprechend können das erste und das zweite magnetische Teil ohne ein Verringern der Detektionsempfindlichkeit geschützt werden.
Eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst den oben beschriebenen Magnetsensor und eine Signalverarbeitungsschaltung, die eine vorbestimmte Frequenzkomponente aus einem Ausgangssignal des Magnetsensors extrahiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Störmagnetfeldkomponenten, wie etwa der Erdmagnetismus, eliminiert werden, ohne mehrere Magnetsensoren zu verwenden.
Es wird bevorzugt, dass die Magnetfeld-Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Magnetfelderzeugungsschaltung umfasst, die ein Aufhebungsmagnetfeld an den Magnetsensor anlegt, basierend auf einem Aufhebungssignal, das basierend auf der vorbestimmten Frequenzkomponente erzeugt wird. Dementsprechend kann ein Detektionsmagnetfeld in einem Zustand detektiert werden, bei dem ein Störmagnetfeld, wie etwa der Erdmagnetismus, aufgehoben worden ist.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Magnetsensor, der Einflüsse eines Störmagnetfelds reduzieren kann, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird, und eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die den Magnetsensor enthält, bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 1 veranschaulichten Linie A-A.
3 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10A veranschaulicht.
4 ist ein Schaltplan zum Erläutern einer Verbindungsbeziehung der magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung veranschaulicht, die den Magnetsensor 10A verwendet.
6 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, unmittelbar bevor und nachdem das weichmagnetische Teil 40M durch das Sensormodul 42 läuft,.
7 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Zustands, bei dem ein Störmagnetfeld 49 abgeschirmt wird.
8 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10B veranschaulicht.
10 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10C gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10C veranschaulicht.
12 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10D gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
13 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10D veranschaulicht.
14 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10E gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
15 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 14 veranschaulichten Linie E-E.
16 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10F gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
17 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 16 veranschaulichten Linie F-F.
18 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10G gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
19 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10G veranschaulicht.
20 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10H gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
21 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 20 veranschaulichten Linie H-H.
22 ist ein Blockdiagramm einer Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die eine Signalverarbeitungsschaltung 61 umfasst, die Gleichstrom-Rauschkomponenten eliminiert.
23 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10I gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
24 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 23 veranschaulichten Linie I-I.
25 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10I veranschaulicht.
26 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Zustands, bei dem ein Störmagnetfeld 49 abgeschirmt wird.
27 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10J gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
28 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10J veranschaulicht.
29 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10K gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
30 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10K veranschaulicht.
31 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10L gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
32 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 31 veranschaulichten Linie L-L.
33 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10M gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
34 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 33 veranschaulichten Linie M-M.
35 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10N gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
36 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10N veranschaulicht.
37 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10O gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
38 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 37 veranschaulichten Linie O-O.
39 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10P gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

[Ausführungsweise der Erfindung]
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 1 veranschaulichten Linie A-A. 3 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10A veranschaulicht.
Wie in den 1 bis 3 veranschaulicht, beinhaltet der Magnetsensor 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Sensorchip 20 und ein erstes und ein zweites magnetisches Teil 31 und 32.
Der Sensorchip 20 weist eine im Wesentlichen Quaderförmige Form auf und weist ein Substrat 21, auf dem magnetische Detektionselemente MR1 bis MR4 ausgebildet sind, und eine Isolierschicht 22, die eine Elementbildungsfläche 20S bedeckt, auf. Die Elementbildungsfläche 20S bildet eine xy-Ebene. Es wird bevorzugt, einen magnetoresistiven Sensor (einen MR-Sensor) mit einem elektrischen Widerstand, der sich in Abhängigkeit von der Ausrichtung eines Magnetfelds ändert, als die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 zu verwenden. Magnetisierungsfixierungsrichtungen der magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 sind alle so eingerichtet, dass sie die gleiche Richtung besitzen, die durch einen Pfeil P in 1 angegeben wird.
Das erste und das zweite magnetische Teil 31 und 32 sind auf der Elementbildungsfläche 20S des Sensorchips 20 montiert, wobei die Isolierschicht 22 zwischen diesen angeordnet ist. Das erste und das zweite magnetische Teil 31 und 32 sind Blöcke aus einem Material mit hoher Permeabilität, wie etwa Ferrit. Das erste magnetische Teil 31 befindet sich zwischen den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2 und den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4. Im Gegensatz dazu ist das zweite magnetische Teil 32 auf der zum ersten magnetischen Teil 31 entgegengesetzten Seite der magnetischen Detektionselemente MR3 und MR4 bereitgestellt.
Wie in 2 veranschaulicht, fungiert das erste magnetische Teil 31 dazu, magnetische Flüsse ∅ in einer vertikalen Richtung (z-Richtung) zu erfassen, und die magnetischen Flüsse ∅, die durch das erste magnetische Teil 31 erfasst werden, sind im Wesentlichen gleichmäßig nach rechts und links in der x-Richtung verteilt. Dementsprechend werden die vertikalen magnetischen Flüsse ∅ den magnetischen Detektionselementen MR1 bis MR4 im Wesentlichen gleichmäßig bereitgestellt. Währenddessen fungiert das zweite magnetische Teil 32 dazu, ein Störmagnetfeld abzuschirmen. Während sich das zweite magnetische Teil 32 in der vorliegenden Ausführungsform auf der Elementbildungsfläche 20S des Sensorchips 20 befindet, kann das zweite magnetische Teil 32 an anderen Teilen als dem Sensorchip 20 fixiert sein, solange eine relative Positionsbeziehung mit den magnetischen Detektionselementen MR1 bis MR4 beibehalten wird.
Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, weist das erste magnetische Teil 31 eine Breite W1 in der x-Richtung, eine Länge L1 in der y-Richtung und eine Höhe H1 in der z-Richtung auf. Das zweite magnetische Teil 32 weist eine Breite W2 in der x-Richtung, eine Länge L2 in der y-Richtung und eine Höhe H2 in der z-Richtung auf. Die x-Richtung ist in diesem Beispiel eine Breitenrichtung, die durch eine Array-Richtung des magnetischen Detektionselements MR1 und des magnetischen Detektionselements M3 (eine Array-Richtung des magnetischen Detektionselements MR2 und des magnetischen Detektionselements MR4) definiert wird. Die y-Richtung ist eine Längenrichtung parallel zur Elementbildungsfläche 20S und orthogonal zur x-Richtung. Die z-Richtung ist eine Höhenrichtung senkrecht zur Elementbildungsfläche 20S.
In der vorliegenden Ausführungsform sind $W 1 = W 2,$
$L1 = L2$
und $H 1 > H 2.$
Das heißt, während das erste magnetische Teil 31 und das zweite magnetische Teil 32 in der Breite (in der x-Richtung) und der Länge (in der y-Richtung) zueinander gleich sind, ist das zweite magnetische Teil 32 in der Höhe (in der z-Richtung) niedriger als das erste magnetische Teil 31. Mit dieser Konfiguration werden die zu detektierenden magnetischen Flüsse ∅ weniger wahrscheinlich zum zweiten magnetischen Teil 32 angezogen als in einem Fall, bei dem die Höhen des ersten magnetischen Teils 31 und des zweiten magnetischen Teils 32 die gleichen sind (in einem Fall, bei dem H1=H2 ist) . Dementsprechend können Einflüsse eines Störmagnetfelds durch das zweite magnetische Teil 32 reduziert werden, während eine hohe Detektionsempfindlichkeit gewährleistet wird.
Da das erste magnetische Teil 31 in der Länge L1 größer ist als in der Breite W1, kann ein Detektionsbereich der magnetischen Flüsse in der z-Richtung in die Längenrichtung (die y-Richtung) erweitert werden. Außerdem, da die Breite W1 klein ist, kann der Abstand zwischen den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2 und den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 reduziert werden und somit kann die Einrichtung verkleinert werden.
Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Abstand D2 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem zweiten magnetischen Teil 32 größer als ein Abstand D1 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem ersten magnetischen Teil 31. Dementsprechend werden die zu detektierenden magnetischen Flüsse ∅ weniger wahrscheinlich zum zweiten magnetischen Teil 32 angezogen, selbst wenn sich ein Detektionszielobjekt in der Nähe des ersten magnetischen Teils 31 befindet.
4 ist ein Schaltplan zum Erläutern einer Verbindungsbeziehung der magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4.
Wie in 4 veranschaulicht, ist das magnetische Detektionselement MR1 zwischen Anschlusselektroden E11 und E13 geschaltet, das magnetische Detektionselement MR2 ist zwischen Anschlusselektroden E12 und E14 geschaltet, das magnetische Detektionselement MR3 ist zwischen den Anschlusselektroden E12 und E13 geschaltet und das magnetische Detektionselement MR4 ist zwischen den Anschlusselektroden E11 und E14 geschaltet. Eine vorbestimmte Spannung wird durch eine Konstant-Spannungsquelle 51 zwischen die Anschlusselektroden E11 und E12 angelegt. Eine Spannungsdetektionsschaltung 52 ist zwischen die Anschlusselektroden E13 und E14 geschaltet und der Pegel einer Ausgangsspannung, die zwischen den Anschlusselektroden E13 und E14 auftritt, wird durch die Spannungsdetektionsschaltung 52 detektiert.
Die magnetischen Detektionselemente MR1 und MR2 sind in einer Draufsicht an der linken Seite (einer negativen Seite in der x-Richtung) des ersten magnetischen Teils 31 platziert und die magnetischen Detektionselemente MR3 und MR4 sind in der Draufsicht an der rechten Seite (einer positiven Seite in der x-Richtung) des ersten magnetischen Teils 31 platziert. Daher bilden die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 eine Differenzbrückenschaltung und Änderungen in den elektrischen Widerständen der magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 gemäß magnetischen Flussdichten können mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden.
Genauer gesagt, laufen die magnetischen Flüsse ∅ in der z-Richtung, die in 2 veranschaulicht sind, durch das erste magnetische Teil 31 in der z-Richtung und bewegen sich dann um beide Seiten davon herum in die x-Richtung, um zu einer Erzeugungsquelle der magnetischen Flüsse zurückzukehren. Zu dieser Zeit tritt eine Differenz zwischen einem Änderungsbetrag des Widerstands der magnetischen Detektionselemente MR1 und MR2, die sich in der Draufsicht an der linken Seite des ersten magnetischen Teils 31 befinden, und einem Änderungsbetrag des Widerstands der magnetischen Detektionselemente MR3 und MR4, die sich in der Draufsicht an der rechten Seite des ersten magnetischen Teils 31 befinden, auf, da die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 alle die gleiche Magnetisierungsfixierungsrichtung aufweisen. Diese Differenz wird durch die in 4 veranschaulichte Differenzbrückenschaltung verstärkt und wird durch die Spannungsdetektionsschaltung 52 detektiert.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Magnetfeld-Detektionseinrichtung veranschaulicht, die den Magnetsensor 10A verwendet.
Die in 5 veranschaulichte Magnetfeld-Detektionseinrichtung ist eine Einrichtung, die ein weichmagnetisches Teil 40M detektiert, das in einem magnetischen Medium 40 enthalten ist, und beinhaltet einen Permanentmagneten 41, der das weichmagnetische Teil 40M magnetisiert, und ein Sensormodul 42, das den Magnetsensor 10A beinhaltet. Das magnetische Medium 40 wird in der x-Richtung durch einen Führungsmechanismus (nicht veranschaulicht) geführt. Im Fall einer Banknotenidentifikationseinrichtung entspricht eine Banknote dem magnetischen Medium 40. Eine Konfiguration zum Abtasten des Permanentmagneten 41 und des Sensormoduls 42 in der x-Richtung kann anstelle des Führens des magnetischen Mediums 40 in der x-Richtung eingesetzt werden.
In der Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration aufweist, wird das weichmagnetische Teil 40M zuerst durch den Permanentmagneten 41 magnetisiert und eine magnetische Komponente wird detektiert, wenn das magnetisierte weichmagnetische Teil 40M durch das Sensormodul 42 läuft.
6A veranschaulicht einen Zustand unmittelbar, bevor das weichmagnetische Teil 40M durch das Sensormodul 42 läuft. Zu diesem Zeitpunkt sind die magnetischen Flüsse ∅ vom weichmagnetischen Teil 40M, das die Erzeugungsquelle ist, in einer senkrechten Richtung zum Magnetsensor 10A (die z-Richtung). Daher werden die magnetischen Flüsse ∅ durch die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4, die im Magnetsensor 10A enthalten sind, detektiert und eine zum Beispiel positive Ausgangsspannung wird erzeugt.
Andererseits, zu einem Zeitpunkt, wenn sich das weichmagnetische Teil 40M unmittelbar unter dem Sensormodul 42 befindet, wie in 6B veranschaulicht, sind die magnetischen Flüsse ∅ vom weichmagnetischen Teil 40M als die Erzeugungsquelle in einer horizontalen Richtung zum Magnetsensor 10A (die x-Richtung). In diesem Fall gibt es keine magnetischen Flüsse in der senkrechten Richtung zum Magnetsensor 10A (die z-Richtung) und somit wird die Ausgangsspannung von den magnetischen Detektionselementen MR1 bis MR4 fast null. Zu einem Zeitpunkt unmittelbar, nachdem das weichmagnetische Teil 40M das Sensormodul 42 durchlaufen hat, wie in 6C veranschaulicht, gehen die magnetischen Flüsse ∅ vom weichmagnetischen Teil 40M als die Erzeugungsquelle wieder in die senkrechte Richtung zum Magnetsensor 10A (die z-Richtung). Dementsprechend werden die magnetischen Flüsse ∅ durch die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4, die im Magnetsensor 10A enthalten sind, detektiert und eine zum Beispiel negative Ausgangsspannung wird erzeugt. Dieser Mechanismus detektiert ein Restmagnetfeld des magnetischen Mediums 40, das sich in der x-Richtung bewegt.
Jedoch treten nicht nur die magnetischen Flüsse vom weichmagnetischen Teil 40M als Erzeugungsquelle in den Magnetsensor 10A ein, sondern es treten auch magnetische Flüsse, die durch ein Störmagnetfeld verursacht werden, in den Magnetsensor 10A ein. Wenn die Magnetfeld-Detektionseinrichtung zum Beispiel in einer Banknotenidentifikationseinrichtung verwendet wird, werden Komponenten, wie etwa ein Motor zum Führen von Banknoten, zur Erzeugungsquelle eines Störmagnetfelds. Um das Störmagnetfeld abzuschirmen, ist das zweite magnetische Teil 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Magnetsensor 10A bereitgestellt. Da zumindest ein Teil eines Störmagnetfelds 49 dementsprechend durch das zweite magnetische Teil 32 abgeschirmt wird, wie in 7 veranschaulicht, kann das Störmagnetfeld 49, das in die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 eintritt, im Vergleich zu einer herkömmlichen Technik reduziert werden. Insbesondere wird ein Störmagnetfeld in einer Banknotenidentifikationseinrichtung wahrscheinlich von der x-Richtung, die eine Banknotenführungsrichtung ist, eintreten und somit eignet sich der Magnetsensor 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform besonders zur Verwendung in einer derartigen Anwendung.
Außerdem, da das zweite magnetische Teil 32 in der Höhe in der z-Richtung niedriger ist als das erste magnetische Teil 31, werden die magnetischen Flüsse ∅, die detektiert werden sollen, weniger wahrscheinlich durch das zweite magnetische Teil 32 entgegengenommen. Dementsprechend kann eine Reduzierung der Detektionsempfindlichkeit aufgrund des zweiten magnetischen Teils 32 unterdrückt werden.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben.
8 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 9 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10B veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass die Längen L1 und L2 in der y-Richtung des ersten und des zweiten magnetischen Teils 31 und 32 größer sind als eine Länge L0 in der y-Richtung des Sensorchips 20. Das heißt $L 0 < L 1 = L 2.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10B identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10B gemäß der vorliegenden Ausführungsform können mehr magnetische Flüsse ∅ in der vertikalen Richtung erfasst werden und daher kann eine höhere Detektionsempfindlichkeit erhalten werden.
10 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10C gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 11 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10C veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 kleiner ist als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt
L1>L2.
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10C identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10C gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden weniger magnetische Flüsse ∅ zum zweiten magnetischen Teil 32 angezogen und daher kann eine Reduzierung der Detektionsempfindlichkeit aufgrund des zweiten magnetischen Teils 32 weiter unterdrückt werden. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem die Detektionsempfindlichkeit Vorrang vor dem Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld hat. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31 größer sein als die Länge L0 in der y-Richtung des Sensorchips 20. In diesem Fall kann die Detektionsempfindlichkeit weiter verbessert werden.
12 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10D gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 13 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10D veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10D gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 größer ist als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $L 1 < L 2.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10D identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10D gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld aufgrund des zweiten magnetischen Teils 32 weiter verbessert werden. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld Vorrang vor der Detektionsempfindlichkeit hat. In Abhängigkeit von einer benötigten Abschirmungsleistung kann die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 kleiner sein als die Länge L0 in der y-Richtung der Sensorchips 20.
Wie in den oben beschriebenen zweiten bis vierten Ausführungsformen beispielhaft dargelegt, können sich die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31 und die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 voneinander unterscheiden. Alternativ dazu können eine oder beide der Länge L1 und der Länge L2 größer sein als die Länge L0 in der y-Richtung des Sensorchips 20.
14 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10E gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 15 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 14 veranschaulichten Linie E-E.
Der Magnetsensor 10E gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass die Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 kleiner ist als die Breite W1 in der x-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $W 1 > W 2.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10E identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10E gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden weniger magnetische Flüsse ∅ zum zweiten magnetischen Teil 32 angezogen und somit kann eine Reduzierung der Detektionsempfindlichkeit aufgrund des zweiten magnetischen Teil 32 weiter unterdrückt werden. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem die Detektionsempfindlichkeit Vorrang vor dem Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld hat. Zusätzlich zum Verengen der Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 kann die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 so ausgebildet sein, dass sie kleiner ist als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. In diesem Fall kann die Detektionsempfindlichkeit weiter verbessert werden.
16 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10F gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 17 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 16 veranschaulichten Linie F-F.
Der Magnetsensor 10F gemäß der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass die Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 größer ist als die Breite W1 in der x-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $W 1 < W 2.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10F identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10F gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld aufgrund des zweiten magnetischen Teils 32 weiter erhöht. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld Vorrang vor der Detektionsempfindlichkeit hat. Zusätzlich zum Vergrößern der Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 kann die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 so ausgebildet sein, dass sie größer ist als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. In diesem Fall kann der Abschirmungseffekt weiter verbessert werden.
18 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10G gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 19 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10G veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10G gemäß der siebten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass das zweite magnetische Teil 32 in der y-Richtung in zwei magnetische Teile 32A und 32B unterteilt ist. Da andere Merkmale des Magnetsensors 10G identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Obwohl ein Unterteilungsintervall D3 zwischen den magnetischen Teilen 32A und 32B in der vorliegenden Ausführungsform gleich einem Intervall zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 ist, ist dieser Punkt nicht maßgeblich. Es wird jedoch bevorzugt, dass die y-Koordinate einer Zwischenposition in einer Lücke zwischen dem magnetischen Teil 32A und dem magnetischen Teil 32B und die y-Koordinate einer Zwischenposition in den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise muss das magnetische Teil 32 nicht immer einteilig sein, sondern kann in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt werden.
20 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10H gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 21 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 20 veranschaulichten Linie H-H.
Der Magnetsensor 10H gemäß der achten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10A gemäß der in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass der Abstand D1 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem ersten magnetischen Teil 31 und der Abstand D2 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem zweiten magnetischen Teil 32 zueinander gleich sind.
Das heißt $D 1 = D 2.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10H identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Da der Abstand D2 in der vorliegenden Ausführungsform kurz ist, kann die Abmessung in der x-Richtung des Sensorchips 20 weiter reduziert werden. Da der Abstand zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem zweiten magnetischen Teil 32 jedoch kurz ist, werden die magnetischen Detektionselemente MR3 und MR4 stark durch ein einheitliches Magnetfeld, wie etwa den Erdmagnetismus, beeinflusst. Gleichstrom-Rauschkomponenten, wie etwa der Erdmagnetismus, können unter Verwendung einer Signalverarbeitungsschaltung eliminiert werden.
22 ist ein Blockdiagramm einer Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die eine Signalverarbeitungsschaltung 61 umfasst, die Gleichstrom-Rauschkomponenten eliminiert.
Die in 22 veranschaulichte Signalverarbeitungsschaltung 61 fungiert dazu, ein Ausgangssignal vom Magnetsensor 10H in DC-Komponenten und AC-Komponenten zu trennen. Unter diesen Komponenten sind die DC-Komponenten Komponenten, die aus dem Erdmagnetismus resultieren. Wenn daher nur die AC-Komponenten extrahiert werden, werden die Einflüsse des Erdmagnetismus eliminiert und nur ein Detektionsmagnetfeld kann genau detektiert werden. Des Weiteren, wenn die extrahierten DC-Komponenten als ein Aufhebungssignal zu einer Magnetfelderzeugungsschaltung 62 rückgekoppelt werden und ein Aufhebungsmagnetfeld dementsprechend an den Magnetsensor 10H angelegt wird, kann der Erdmagnetismus aufgehoben werden. Diese Konfiguration verhindert eine Sättigung des Magnetsensors 10H aufgrund des Erdmagnetismus und somit kann eine hochempfindliche Detektion durchgeführt werden.
23 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 24 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 23 veranschaulichten Linie I-I. 25 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine externe Erscheinung des Magnetsensors 10I veranschaulicht.
Wie in den 23 bis 25 veranschaulicht, unterscheidet sich der Magnetsensor 10I gemäß der vorliegenden Ausführungsform vom Magnetsensor 10A gemäß der in die 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform darin, dass er ein drittes magnetisches Teil 33 umfasst. Da andere Merkmale des Magnetsensors 10I identisch zu denen des Magnetsensors 10A gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Das dritte magnetische Teil 33 ist an der zum ersten magnetischen Teil 31 entgegengesetzten Seite der magnetischen Detektionselemente MR1 und MR2 bereitgestellt und fungiert dazu, ein Störmagnetfeld, das dem zweiten Magnetfeld 32 ähnelt, abzuschirmen. Wenn angenommen wird, dass das dritte magnetische Teil 33 eine Breite W3 in der x-Richtung, eine Länge L3 in der y-Richtung und eine Höhe H3 in der z-Richtung aufweist, gilt $W 1 = W 2 = W 3,$
$L 1 = L 2 = L 3$
und $H 1 > H 2 = H 3$
in der vorliegenden Ausführungsform. Das heißt, das dritte magnetische Teil 33 besitzt die gleiche Abmessung wie die des zweiten magnetischen Teils 32.
Mit dieser Konfiguration, wenn das weichmagnetische Teil 40M, das im magnetischen Medium 40 enthalten ist, detektiert werden soll, wird zumindest ein Teil des Störmagnetfelds 49 von beiden Seiten in der x-Richtung durch das zweite und das dritte magnetische Teil 32 und 33 abgeschirmt, wie in 26 veranschaulicht. Daher kann das Störmagnetfeld 49, das in die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 eintritt, weiter reduziert werden.
27 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10J gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 28 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10J veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10J gemäß der zehnten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass die Längen L2 und L3 in der y-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 kleiner sind als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $L 1 > L 2$
und $L 1 > L 3.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10J identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10J gemäß der vorliegenden Erfindung werden weniger magnetische Flüsse ∅ zum zweiten und dritten magnetischen Teil 32 und 33 angezogen und daher kann eine Reduzierung der Detektionsempfindlichkeit aufgrund des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 weiter unterdrückt werden. Dementsprechend eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem die Detektionsempfindlichkeit Vorrang vor dem Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld hat. In der vorliegenden Ausführungsform können sich die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 und die Länge L3 in der y-Richtung des dritten magnetischen Teils 33 voneinander unterscheiden. Des Weiteren kann die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31 größer sein als die Länge L0 in der y-Richtung des Sensorchips 20.
29 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10K gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 30 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10K veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10K gemäß der elften Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass die Längen L2 und L3 in der y-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 größer sind als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $L 1 < L 2$
und $L 1 < L 3.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10K identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10K gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld aufgrund des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 weiter verbessert. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld Vorrang vor der Detektionsempfindlichkeit hat. In der vorliegenden Ausführungsform können sich die Länge L2 in der y-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 und die Länge L3 in der y-Richtung des dritten magnetischen Teils 33 voneinander unterscheiden. Des Weiteren können die Längen L2 und L3 in der y-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 kleiner sein als die Länge L0 in der y-Richtung des Sensorchips 20.
31 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10L gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 32 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 31 veranschaulichten Linie L-L.
Der Magnetsensor 10L gemäß der zwölften Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass die Breiten W2 und W3 in der x-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 kleiner sind als die Breite W1 in der x-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $W 1 > W 2$
und $W 1 > W 3.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10L identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10L gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden weniger magnetische Flüsse ∅ zum zweiten und dritten magnetischen Teil 32 und 33 angezogen und somit kann eine Reduzierung der Detektionsempfindlichkeit aufgrund des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 weiter unterdrückt werden. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem die Detektionsempfindlichkeit Vorrang vor dem Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld hat. In der vorliegenden Ausführungsform können sich die Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 und die Breite W3 in der x-Richtung des dritten magnetischen Teils 33 voneinander unterscheiden. Des Weiteren, zusätzlich zum Verengen der Breiten W2 und W3 in der x-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33, können die Längen L2 und L3 in der y-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 so ausgebildet sein, dass sie kleiner sind als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. In diesem Fall kann die Detektionsempfindlichkeit weiter verbessert werden.
33 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10M gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 34 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 33 veranschaulichten Linie M-M.
Der Magnetsensor 10M gemäß der dreizehnten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass die Breiten W2 und W3 in der x-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 größer sind als die Breite W1 in der x-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. Das heißt $W 1 < W 2$
und $W 1 < W 3.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10M identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Mit dem Magnetsensor 10M gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld aufgrund des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 weiter erhöht. Daher eignet sich die vorliegende Ausführungsform für einen Fall, bei dem der Abschirmungseffekt an einem Störmagnetfeld Vorrang vor der Detektionsempfindlichkeit hat. In der vorliegenden Ausführungsform können sich die Breite W2 in der x-Richtung des zweiten magnetischen Teils 32 und die Breite W3 in der x-Richtung des dritten magnetischen Teils 33 voneinander unterscheiden. Des Weiteren, zusätzlich zum Vergrößern der Breiten W2 und W3 in der x-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33, können die Längen L2 und L3 in der y-Richtung des zweiten und des dritten magnetischen Teils 32 und 33 so ausgebildet sein, dass sie größer sind als die Länge L1 in der y-Richtung des ersten magnetischen Teils 31. In diesem Fall kann der Abschirmungseffekt weiter verbessert werden.
35 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10N gemäß der vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 36 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine äußere Erscheinung des Magnetsensors 10N veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10N gemäß der vierzehnten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass das zweite magnetische Teil 32 in der y-Richtung in die zwei magnetischen Teile 32A und 32B unterteilt ist und das dritte magnetische Teil 33 in der y-Richtung in zwei magnetische Teile 33A und 33B unterteilt ist. Da andere Merkmale des Magnetsensors 10N identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Unterteilungsintervall D3 zwischen den magnetischen Teilen 32A und 32B gleich dem Intervall zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und ein Unterteilungsintervall D4 zwischen den magnetischen Teilen 33A und 33B ist gleich einem Intervall zwischen den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2, obwohl dieser Punkt nicht maßgeblich ist. Es wird jedoch bevorzugt, dass die y-Koordinate der Zwischenposition in der Lücke zwischen dem magnetischen Teil 32A und dem magnetischen Teil 32B, die y-Koordinate einer Zwischenposition in einer Lücke zwischen dem magnetischen Teil 33A und dem magnetischen Teil 33B, die y-Koordinate der Zwischenposition in den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und die y-Koordinate einer Zwischenposition in den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2 alle ausgerichtet sind. Auf diese Weise muss das dritte magnetische Teil 33 nicht immer einteilig sein, sondern kann in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt werden. Nur eines der zweiten und dritten magnetischen Teile 32 und 33 kann in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt werden.
37 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10O gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 38 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer in 37 veranschaulichten Linie O-O.
Der Magnetsensor 10O gemäß der fünfzehnten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass der Abstand D1 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem ersten magnetischen Teil 31 und der Abstand D2 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR3 und MR4 und dem zweiten magnetischen Teil 32 zueinander gleich sind und dass ein Abstand D5 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2 und dem ersten magnetischen Teil 31 und ein Abstand D6 in der x-Richtung zwischen den magnetischen Detektionselementen MR1 und MR2 und dem dritten magnetischen Teil 33 zueinander gleich sind. Das heißt $D 1 = D 2$
und $D 5 = D 6.$
Vorzugsweise ist $D 1 = D 2 = D 5 = D 6.$
Da andere Merkmale des Magnetsensors 10O identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Da die Abstände D2 und D6 in der vorliegenden Ausführungsform kurz sind, kann die Abmessung in der x-Richtung des Sensorchips 20 weiter reduziert werden. In diesem Fall werden die magnetischen Detektionselemente MR1 bis MR4 stark durch ein einheitliches Magnetfeld, wie etwa dem Erdmagnetismus, beeinflusst. Ein derartiges Magnetfeld kann jedoch unter Verwendung der Signalverarbeitungsschaltung, wie unter Bezugnahme auf 22 erläutert, eliminiert werden.
39 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Magnetsensors 10P gemäß der sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Der Magnetsensor 10P gemäß der sechzehnten Ausführungsform unterscheidet sich vom Magnetsensor 10I gemäß der in den 23 bis 25 veranschaulichten neunten Ausführungsform darin, dass er ein Schutzteil 70 beinhaltet, das die Elementbildungsfläche 20S bedeckt. Da andere Merkmale des Magnetsensors 10P identisch zu denen des Magnetsensors 10I gemäß der neunten Ausführungsform sind, werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
Das Schutzteil 70 ist aus einem Material mit niedrigerer Permeabilität als die des ersten bis dritten magnetischen Teils 31 bis 33 hergestellt, wie etwa Harz.
Das Schutzteil 70 ist dazu bereitgestellt, die Elementbildungsfläche 20S zu bedecken, um das erste bis dritte magnetische Teil 31 bis 33 zu versiegeln und um Räume, die sich zwischen den ersten bis dritten magnetischen Teilen 31 bis 33 befinden, zu füllen. Die Bereitstellung des Schutzteils 70 ermöglicht, dass das erste bis dritte magnetische Teil 31 bis 33 physisch geschützt wird, ohne die Detektionsempfindlichkeit zu verringern.
Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern modifiziert und geändert werden kann, ohne vom Schutzumfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10A-10P:: Magnetsensor
20:: Sensorchip
20S:: Elementbildungsfläche
21:: Substrat
22:: Isolierschicht
31:: erstes magnetisches Teil
32:: zweites magnetisches Teil
33:: drittes magnetisches Teil
40:: weichmagnetisches Teil

41:: Permanentmagnet
42:: Sensormodul
49:: Störmagnetfeld
51:: Konstant-Spannungsquelle
52:: Spannungsdetektionsschaltung
61:: Signalverarbeitungsschaltung
62:: Magnetfelderzeugungsschaltung
70:: Schutzteil
E11-E14:: Anschlusselektrode
MR1-MR4:: magnetisches Detektionselement
∅:: magnetischer Fluss

Claims

Magnetsensor, der Folgendes umfasst: einen Sensorchip mit einer Elementbildungsfläche, auf der ein erstes magnetisches Detektionselement ausgebildet ist; ein erstes magnetisches Teil, das auf der Elementbildungsfläche platziert ist und eine erste Höhe als eine Höhe von der Elementbildungsfläche aufweist; und ein zweites magnetisches Teil, das sich an einer zum ersten magnetischen Teil entgegengesetzten Seite des ersten magnetischen Detektionselements befindet und eine zweite Höhe aufweist, die niedriger als die erste Höhe ist.
Magnetsensor nach Anspruch 1, wobei das zweite magnetische Teil auf der Elementbildungsfläche platziert ist.
Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner ein zweites magnetisches Detektionselement auf der Elementbildungsfläche des Sensorchips ausgebildet ist und wobei das erste magnetische Teil zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Detektionselement platziert ist.
Magnetsensor nach Anspruch 3, wobei das erste und das zweite magnetische Teil in einer Abmessung in einer Längenrichtung größer sind als in einer Abmessung in einer Breitenrichtung, wobei die Breitenrichtung eine Array-Richtung des ersten und des zweiten magnetischen Detektionselements ist und die Längenrichtung parallel zur Elementbildungsfläche und orthogonal zur Breitenrichtung ist.
Magnetsensor nach Anspruch 4, wobei die Abmessung in der Längenrichtung wenigstens eines des ersten und zweiten magnetischen Teils größer ist als die Abmessung in der Längenrichtung des Sensorchips.
Magnetsensor nach Anspruch 4 oder 5, wobei sich die Abmessungen in der Längenrichtung des ersten und des zweiten magnetischen Teils voneinander unterscheiden.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei sich die Abmessungen in der Breitenrichtung des ersten und des zweiten magnetischen Teils voneinander unterscheiden.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das zweite magnetische Teil in der Längenrichtung in mehrere Teile unterteilt ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Teil größer ist als ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem ersten magnetischen Teil.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem ersten magnetischen Teil und ein Abstand in der Breitenrichtung zwischen dem ersten magnetischen Detektionselement und dem zweiten magnetischen Teil zueinander gleich sind.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Magnetsensor ein Restmagnetfeld in einem magnetischen Medium detektiert, das sich in der Breitenrichtung relativ zum Sensorchip bewegt.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 11, der ferner ein drittes magnetisches Teil umfasst, das sich auf einer zum ersten magnetischen Teil entgegengesetzten Seite des zweiten magnetischen Detektionselements befindet und eine dritte Höhe aufweist, die niedriger als die erste Höhe ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, der ferner ein Schutzteil umfasst, das einen Raum zwischen dem ersten magnetischen Teil und dem zweiten magnetischen Teil füllt, das erste und das zweite magnetische Teil versiegelt und eine niedrigere Permeabilität als die des ersten und des zweiten magnetischen Teils aufweist.
Magnetfeld-Detektionseinrichtung, die Folgendes umfasst: den Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine Signalverarbeitungsschaltung, die eine vorbestimmte Frequenzkomponente aus einem Ausgangssignal des Magnetsensors extrahiert.
Magnetfeld-Detektionseinrichtung nach Anspruch 14, die ferner eine Magnetfelderzeugungsschaltung umfasst, die ein Aufhebungsmagnetfeld an den Magnetsensor anlegt, basierend auf einem Aufhebungssignal, das basierend auf der vorbestimmten Frequenzkomponente erzeugt wird.