Магнитный датчик и способ компенсации зависящей от температуры характеристики магнитного датчика

Магнитный датчик и способ компенсации зависящей от температуры характеристики магнитного датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к магнитному датчику, использующему магниторезистивный элемент.

Уровень техники

До настоящего времени был известен магнитный датчик, в котором используется магниторезистивный элемент, такой как ферромагнитный магниторезистивный элемент (МР-элемент), супермагниторезистивный элемент (СМР-элемент) или туннельный магниторезистивный элемент (ТМР-элемент), в качестве элемента обнаружения магнитного поля, и который на основе значения сопротивления магниторезистивного элемента генерирует выходное значение в соответствии с внешним магнитным полем, действующим на магниторезистивный элемент.

Значение сопротивления магниторезистивного элемента зависит от температуры. Поэтому даже под действием магнитного поля фиксированной величины выходное значение магнитного датчика изменяется с температурой магниторезистивного элемента. Следовательно, компенсация данной температурной зависимости представляет собой важное требование для обнаружения (величины) магнитного поля с высокой точностью.

Устройство магнитного датчика, описанное в выложенной заявке на патент Японии (kokai) № Н06-77558, достигает такой компенсации посредством температурного датчика, расположенного рядом с магниторезистивным элементом. Зависимость между напряжением, служащим в качестве выходного значения магнитного датчика, и температурой (зависящая от температуры характеристика) измеряется заранее и хранится в памяти. Затем, на основе фактической температуры, обнаруженной температурным датчиком, и зависимости, хранимой в памяти, определяется опорное напряжение, и разность между фактическим напряжением, выводимым магнитным датчиком, и определенным опорным напряжением усиливается и выводится, таким образом компенсируя зависящую от температуры характеристику магнитного датчика.

Между тем, выходное значение высокочувствительного магнитного датчика изменяется под влиянием геомагнетизма, и геомагнетизм изменяется во времени. Следовательно, зависящая от температуры характеристика, хранимая в памяти вышеупомянутого устройства магнитного датчика, должна измеряться в течение предопределенного короткого периода времени, во время которого гарантируется, что геомагнетизм не изменяется; и во время вышеописанного измерения магниторезистивный элемент должен нагреваться или охлаждаться в течение короткого периода времени.

Однако, если вышеупомянутый магниторезистивный элемент нагревается посредством обычного нагревающего/охлаждающего устройства, нагревается/охлаждается не только магниторезистивный элемент, но весь магнитный датчик, включая подложку магниторезистивного элемента. Поэтому время нагревания/охлаждения будет продолжительным вследствие большой теплоемкости магнитного датчика, и, следовательно, геомагнетизм будет изменяться во время измерения температурной зависимости. В результате возникает проблема, заключающаяся в том, что будет снижаться надежность зависящей от температуры характеристики, хранимой в памяти, и, следовательно, будет невозможной точная компенсация зависящей от температуры характеристики. Хотя одним допустимым решением является измерение зависящей от температуры характеристики в окружающей среде, свободной от влияния геомагнетизма, устройство (компенсатор магнитного поля) для установления такой среды очень дорогое, таким образом представляя другую проблему повышения затрат на производство магнитного датчика.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание магнитного датчика, который выполнен с возможностью измерения недорогим и точным образом зависящей от температуры характеристики в течение короткого периода времени, и создание способа точной компенсации зависящей от температуры характеристики магнитного датчика.

Другой целью настоящего изобретения является создание однокристального магнитного датчика, который может генерировать выходной сигнал магнитного датчика без использования соединительного проводника; например, проводника из Au для соединения магнитного датчика с внешними деталями (например, внешней схемой).

Еще другой целью настоящего изобретения является создание магнитного датчика, в котором внешний шум, по существу, не оказывает влияния на секцию схемы управления, которая выполняет различные операции, такие как генерирование выходного сигнала на основе изменения сопротивления магниторезистивного элемента, получение данных, касающихся температурной характеристики магниторезистивного элемента, инициализация намагниченности свободного слоя магниторезистивного элемента и приложение внешнего магнитного поля к магниторезистивному элементу для испытания рабочих характеристик магниторезистивного элемента.

Другой целью настоящего изобретения является создание магнитного датчика, имеющего подложку, пригодную для легкого и надежного фиксирования намагниченности фиксированных слоев множества магниторезистивных элементов в одном направлении.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении создан магнитный датчик, который содержит множество магниторезистивных элементов, сформированных на верхней поверхности слоя, наложенного на подложку, и множество тепловыделяющих элементов, предназначенных для выделения тепла при электрическом возбуждении, и который на основе значений сопротивления множества магниторезистивных элементов генерирует выходное значение, соответствующее внешнему магнитному полю, действующему на магниторезистивные элементы, в котором множество тепловыделяющих элементов располагаются и конфигурируются так, что когда каждый из множества тепловыделяющих элементов выделяет количество тепла, примерно равное количеству тепла, выделяемого любым из оставшихся тепловыделяющих элементов, для получения данных, касающихся температурной характеристики магнитного датчика, температуры множества магниторезистивных элементов становятся примерно равными друг другу, и температура верхней поверхности слоя, на котором формируется множество магниторезистивных элементов, становится неравномерной (неоднородной), и конфигурируются так, что каждый из множества тепловыделяющих элементов не выделяет никакого тепла, когда магнитный датчик используется для измерения внешнего магнитного поля в обычном режиме работы, причем температуры упомянутого множества магниторезистивных элементов становятся равными температуре магнитного датчика. Примеры магниторезистивных элементов включают в себя МР-элементы, СМР-элементы и ТМР-элементы.

Благодаря вышеописанному расположению и конфигурации, при получении данных, касающихся температурной характеристики магнитного датчика, весь магнитный датчик, включая подложку, не нагревается до одинаковой температуры; и множество магниторезистивных элементов нагреваются примерно до одинаковой температуры (температуры, отличной от температуры подложки). Таким образом, становится возможным сократить период времени, необходимый для нагревания/охлаждения магниторезистивных элементов, так что зависящие от температуры характеристики магниторезистивных элементов могут измеряться в течение периода времени, во время которого на магниторезистивные элементы действует одинаковый геомагнетизм.

В данном случае, множество магниторезистивных элементов могут располагаться для формирования множества островкоподобных групп элементов, причем каждая включает в себя множество магниторезистивных элементов, которые идентичны по направлению обнаружения магнитного поля и располагаются рядом друг с другом на верхней поверхности слоя; и тепловыделяющие элементы могут формироваться так, что они располагаются над или под каждой группой элементов. В данном случае, так как нагревательные элементы могут нагревать, главным образом, магниторезистивные элементы, может быть дополнительно сокращен период времени, необходимый для нагревания/охлаждения.

Предпочтительно, что каждый из тепловыделяющих элементов принимает вид катушки (нагревательной катушки), выполненной с возможностью приложения к магниторезистивным элементам, сформированным над или под тепловыделяющим элементом, магнитного поля в направлении, примерно идентичном или примерно перпендикулярном направлению обнаружения магнитного поля магниторезистивных элементов. В данном случае, магнитное поле, направление которого примерно идентично направлению обнаружения магнитного поля магниторезистивных элементов, может использоваться в качестве испытательного магнитного поля для определения, правильно ли или нет обнаруживает магнитное поле магнитный датчик; и магнитное поле, направление которого примерно перпендикулярно направлению обнаружения магнитного поля магниторезистивных элементов, может использоваться в качестве, например, магнитного поля, специально предназначенного для инициализации свободных слоев магниторезистивных элементов.

Благодаря данной предпочтительной структуре, так как тепловыделяющий элемент (нагревательная катушка) может служить также в качестве катушки (испытательной катушки или катушки инициализации) для создания магнитного поля, направление которого примерно идентично или примерно перпендикулярно направлению обнаружения магнитного поля магниторезистивного элемента, становится возможным минимизировать стоимость магнитного датчика в результате сокращения производственного процесса и снижения количества шаблонов, используемых в производственном процессе. Кроме того, когда эта катушка электрически возбуждается, можно одновременно выполнять измерение зависящей от температуры характеристики магнитного датчика, частичное или полное испытание магнитного датчика и частичную или полную инициализацию магнитного датчика; поэтому может быть сокращен период времени производства (испытания), таким образом снижая затраты на производство.

В настоящем изобретении также создан магнитный датчик, который содержит множество магниторезистивных элементов, сформированных на верхней поверхности слоя, наложенного на подложку, и единственный тепловыделяющий элемент для выделения тепла при электрическом возбуждении, и который генерирует выходное значение, соответствующее внешнему магнитному полю, действующему на магниторезистивные элементы, на основе значений сопротивления множества магниторезистивных элементов, в котором тепловыделяющий элемент располагается и конфигурируется так, что температуры множества магниторезистивных элементов становятся примерно равными друг другу, и что становится неравномерной температура верхней поверхности слоя, на котором формируется множество магниторезистивных элементов.

Благодаря также данной альтернативной конфигурации весь магнитный датчик, включая подложку, не нагревается до одинаковой температуры, и множество магниторезистивных элементов нагреваются примерно до одинаковой температуры (температуры, отличной от температуры подложки). Таким образом, становится возможным сократить период времени, необходимый для нагревания/охлаждения магниторезистивных элементов, так что зависящие от температуры характеристики магниторезистивных элементов могут измеряться в течение периода времени, во время которого одинаковый геомагнетизм действует на магниторезистивные элементы.

В данном случае, тепловыделяющий элемент и множество магниторезистивных элементов могут конфигурироваться так, что количество тепла, которое должно передаваться от тепловыделяющего элемента на произвольный один из множества магниторезистивных элементов, становится примерно идентичным количеству тепла, которое должно передаваться от тепловыделяющего элемента на один из оставшихся магниторезистивных элементов.

Тепловыделяющий элемент и множество магниторезистивных элементов могут конфигурироваться так, что относительное взаимное расположение между тепловыделяющим элементом и произвольным одним из множества магниторезистивных элементов становится примерно идентичным относительному взаимному расположению между тепловыделяющим элементом и одним из оставшихся магниторезистивных элементов.

Предпочтительно, что множество магниторезистивных элементов располагается отдельно на четырех островках, разнесенных друг от друга, на верхней поверхности слоя, наложенного на подложку, и формируется так, что когда множество магниторезистивных элементов поворачивается в плоскости, параллельной верхней поверхности слоя, на 90° относительно центроида четырехугольной фигуры, определяемой четырьмя прямыми линиями, при этом каждая соединяет между собой примерные центры соседних островков, произвольный один из островков становится, по существу, выровненным с положением, которое до углового перемещения на 90° занимал другой островок, который является соседним с произвольным островком в направлении углового перемещения.

Далее, магнитный датчик, имеющий любой из вышеупомянутых отличительных признаков, может дополнительно содержать секцию обнаружения температуры, которая выводит в качестве температуры обнаружения температуру, имеющую постоянное соотношение с температурой по меньшей мере одного из множества магниторезистивных элементов, когда температуры множества магниторезистивных элементов становятся примерно равными друг другу, и становится неравномерной температура верхней поверхности слоя, на которой формируется множество магниторезистивных элементов.

Как описано выше, магниторезистивные элементы нагреваются примерно до одинаковой температуры в результате теплового излучения тепловыделяющего элемента(ов). Поэтому в том случае, когда секция обнаружения температуры имеет постоянное соотношение по меньшей мере с одним из множества магниторезистивных элементов в смысле температуры, секция обнаружения температуры может обнаруживать температуру, по существу, всех магниторезистивных элементов одной и той же конфигурации. Поэтому в соответствии с вышеупомянутой конфигурацией не требуется увеличение количества секций обнаружения температуры, и, таким образом, может быть снижена стоимость магнитного датчика.

Далее, в магнитном датчике, включающем в себя вышеупомянутую секцию обнаружения температуры, предпочтительно, что множество магниторезистивных элементов соединяются между собой так, что среди магниторезистивных элементов элементы, идентичные по направлению обнаружения магнитного поля, составляют схему моста для генерирования выходного значения, соответствующего упомянутому внешнему магнитному полю; и магнитный датчик дополнительно содержит память и средство записи зависящей от температуры характеристики для записи в память значения, которое определяется на основе «данных, представляющих первую температуру магниторезистивных элементов, определяемую на основе температуры обнаружения, выводимой секцией обнаружения температуры, и первое выходное значение, выводимое магнитным датчиком при первой температуре», и «данных, представляющих вторую температуру магниторезистивных элементов, отличную от первой температуры и определяемую на основе температуры обнаружения, выводимой секцией обнаружения температуры, и второе выходное значение, выводимое магнитным датчиком при второй температуре», причем значение, которое должно быть записано в память, соответствует отношению разности между первым и вторым выходными значениями к разности между первой и второй температурами.

Зависящая от температуры характеристика магнитного датчика, в котором множество магниторезистивных элементов составляют схему моста (схему полного моста), такая, что выходное значение магнитного датчика изменяется пропорционально изменению температуры магниторезистивного элемента. Поэтому, если значение, соответствующее вышеописанному «отношению» (т.е. изменение выходного значения магнитного датчика относительно изменения температуры магниторезистивного элемента), значением которого может быть само отношение, обратная величина отношения и т.д., хранится заранее в памяти, электронное устройство может получить данные зависящей от температуры характеристики магнитного датчика посредством считывания «отношения» из памяти, после того как магнитный датчик будет установлен в электронном устройстве. Поэтому данные могут использоваться для компенсации зависящей от температуры характеристики магнитного датчика.

Другими словами, данные, касающиеся зависящей от температуры характеристики каждого магнитного датчика, могут храниться в магнитном датчике посредством простой операции сохранения значения, соответствующего вышеописанному «отношению», в памяти магнитного датчика. Поэтому можно минимизировать емкость памяти, в которой должны храниться данные зависящей от температуры характеристики магнитного датчика, таким образом снижая стоимость магнитного датчика.

В настоящем изобретении дополнительно создан способ компенсации зависящей от температуры характеристики магнитного датчика, который включает в себя магниторезистивный элемент, сопротивление которого изменяется в соответствии с внешним магнитным полем, первую память, секцию обнаружения температуры для вывода в качестве температуры обнаружения температуры, имеющей постоянное соотношение с температурой магниторезистивного элемента, и тепловыделяющий элемент для выделения тепла при электрическом возбуждении; и который генерирует выходное значение, соответствующее внешнему магнитному полю, на основе значения сопротивления магниторезистивного элемента; причем магнитный датчик предназначен для встраивания в электронное устройство, которое включает в себя компонент с постоянным магнитом, кожух и вторую память, причем в кожухе размещается магнитный датчик, компонент с постоянным магнитом и вторая память; при этом способ содержит этапы: получения первой температуры упомянутого магниторезистивного элемента на основе температуры обнаружения, выводимой упомянутой секцией обнаружения температуры, получения первого выходного значения, выводимого упомянутым магнитным датчиком при первой температуре, перед тем как упомянутый магнитный датчик будет размещен в упомянутом кожухе; получения второй температуры упомянутого магниторезистивного элемента на основе температуры обнаружения, выводимой упомянутой секцией обнаружения температуры, после того как изменится электрически возбуждаемое состояние упомянутого тепловыделяющего элемента, и получения второго выходного значения, выводимого упомянутым магнитным датчиком при второй температуре, перед тем как упомянутый магнитный датчик будет размещен в упомянутом кожухе; хранения в первой памяти значения, соответствующего отношению разности между первым и вторым выходными значениями к разности между первой и второй температурами; хранения во второй памяти в качестве эталонных данных значения смещения выходного значения магнитного датчика и температуры обнаружения, выводимой секцией обнаружения температуры, после того как магнитный датчик будет размещен в кожухе вместе с компонентом с постоянным магнитом; и, после этого, коррекции выходного значения магнитного датчика на основе значения, соответствующего отношению, хранимому в первой памяти, эталонных данных, хранимых во второй памяти, и температуры обнаружения, выводимой секцией обнаружения температуры.

Посредством данного способа данные для получения значения, соответствующего вышеописанному «отношению», служащему в качестве данных, представляющих зависящую от температуры характеристику магнитного датчика, получают и/или сохраняют в первой памяти на этапе, на котором магнитный датчик еще не был установлен в электронном устройстве. Затем, после того как магнитный датчик будет размещен в кожухе вместе с компонентом с постоянным магнитом и второй памятью, значение смещения выходного значения магнитного датчика и температура, обнаруженная секцией обнаружения температуры, когда получают значение смещения, запоминают во второй памяти. После корректируют фактическое выходное значение магнитного датчика на основе разности между фактической температурой, обнаруженной секцией обнаружения температуры, и температурой, хранимой во второй памяти, значения, соответствующего «отношению» и хранимому в первой памяти, и значения смещения, хранимого во второй памяти.

Данный способ описывается посредством использования конкретного примера. Разность между фактической температурой, обнаруженной секцией обнаружения температуры, и температурой, хранимой во второй памяти, умножается на «отношение», хранимое в первой памяти, для получения величины изменения значения смещения, происходящего в результате изменения температуры магнитного датчика. Потом значение смещения, хранимое во второй памяти, добавляется к величине изменения значения смещения с целью получения значения смещения после изменения температуры; и разность между фактическим выходным значением магнитного датчика и значением смещения после изменения температуры используется в качестве значения, соответствующего внешнему магнитному полю, подлежащему обнаружению.

Таким образом, согласно способу компенсации зависящей от температуры характеристики настоящего изобретения значение в соответствии с вышеописанным «отношением» измеряется на этапе, на котором магнитный датчик еще не был установлен в электронном устройстве, и сохраняется в первой памяти. Поэтому сам магнитный датчик может обрабатывать данные, представляющие зависящую от температуры характеристику магнитного датчика. Далее, так как значение смещения и температура обнаружения, выводимые секцией обнаружения температуры, сохраняются во второй памяти, после того как магнитный датчик будет установлен в кожухе электронного устройства вместе с компонентом с постоянным магнитом, нет необходимости сохранять в первой памяти значение смещения самого магнитного датчика и температуру обнаружения, выводимую секцией обнаружения температуры, когда получают значение смещения. Поэтому, может минимизироваться объем памяти первой памяти, таким образом снижая стоимость магнитного датчика. Кроме того, так как два типа смещения магнитного датчика; т.е. смещение (опорный сдвиг) самого магнитного датчика, возникающего из индивидуальной разности (разности в значении сопротивления) магниторезистивного элемента, и смещение (опорный сдвиг), свойственное магнитному полю рассеяния от компонента с постоянным магнитом, могут быть получены одновременно, после того как магнитный датчик будет установлен в кожухе, нет необходимости получать дважды значение смещения. Таким образом, согласно настоящему изобретению можно простым образом компенсировать зависящую от температуры характеристику магнитного датчика.

В настоящем изобретении также создан магнитный датчик, содержащий единственную подложку, множество магниторезистивных элементов, секцию разводки, соединяющую между собой в виде моста множество магниторезистивных элементов, и секцию схемы управления для получения при помощи секции разводки физической величины, определяемой на основе значений сопротивления множества магниторезистивных элементов, и обработки физической величины с целью генерирования выходного сигнала, подлежащего выводу наружу, в котором магнитный датчик дополнительно включает в себя множество слоев, наложенных на подложку; магниторезистивные элементы формируются на верхней поверхности одного из множества слоев; секция разводки и секция схемы управления формируются в подложке и множестве слоев; и магниторезистивные элементы, секция разводки и секция схемы управления соединяются между собой во множество слоев посредством секции соединений, сформированной из проводящего материала и проходящей вдоль направления, пересекающего поверхности слоев у слоев.

Благодаря данной структуре, магниторезистивные элементы, секция разводки и секция схемы управления соединяются между собой во множестве слоев без пересечения при помощи секции соединений, которая формируется из проводящего материала и проходит вдоль направления, пересекающего поверхности слоев у слоев. Таким образом, создан однокристальный магнитный датчик, который может генерировать выходной сигнал магнитного датчика без использования соединительного проводника в отличие от магнитного датчика, в котором кристалл делится на кристалл, который служит носителем для магниторезистивных элементов, и кристалл, который служит носителем для секции схемы управления, и т.д., и в котором соединительный проводник используется для соединения кристаллов.

Далее, в настоящем изобретении создан магнитный датчик, содержащий подложку, множество магниторезистивных элементов, расположенных на верхней части подложки, секцию разводки, расположенную на верхней части подложки и соединяющую между собой множество магниторезистивных элементов, и секцию схемы управления для получения при помощи секции разводки физической величины, определяемой на основе значений сопротивления множества магниторезистивных элементов, и обработки физической величины с целью генерирования выходного сигнала, подлежащего выводу наружу, в котором множество магниторезистивных элементов располагается на периферийной части подложки, если смотреть сверху; секция разводки располагается так, чтобы образовывать, по существу, замкнутую кривую, если смотреть сверху; и секция схемы управления располагается, по существу, внутри замкнутой кривой, если смотреть сверху.

Благодаря данной конфигурации, секция схемы управления для выполнения, например, генерирования выходного сигнала на основе изменения сопротивления магниторезистивного элемента или получения данных температурной характеристики магниторезистивного элемента, может располагаться внутри компактного пространства в центральной части подложки, если смотреть сверху. Поэтому сокращается длина разводки в секции схемы управления, и, следовательно, внешний шум почти не может наводиться на разводку. В результате создан магнитный датчик, на который почти не оказывает влияние внешний шум и который является очень надежным.

Далее, в настоящем изобретении создан магнитный датчик, содержащий единственную подложку и множество групп элементов, причем каждая группа элементов включает в себя пару магниторезистивных элементов, которые идентичны в смысле направления намагниченности фиксированного слоя, при этом по меньшей мере две из групп элементов располагаются перпендикулярно друг к другу в смысле направления намагниченности упомянутого фиксированного слоя, в котором каждая из множества групп элементов располагается на подложке так, что направление намагниченности фиксированного слоя каждой группы элементов, по существу, параллельно направлению, в котором увеличивается расстояние от центроида (центра) подложки, и так, что пара магниторезистивных элементов располагается рядом друг с другом.

Вышеупомянутый датчик представляет собой магнитный датчик, содержащий единственную подложку и множество групп элементов, причем каждая группа элементов включает в себя пару магниторезистивных элементов, которые идентичны в смысле направления намагниченности фиксированного слоя, по меньшей мере две из групп элементов располагаются перпендикулярно друг другу в смысле направления намагниченности свободного слоя упомянутого магниторезистивного элемента, когда не прикладывается внешнее магнитное поле, в котором каждая из упомянутого множества групп элементов располагается на упомянутой подложке так, что, когда не прикладывается внешнее магнитное поле, направление намагниченности упомянутого свободного слоя каждой группы элементов, по существу, перпендикулярно направлению, в котором увеличивается расстояние от центроида упомянутой подложки, и так, что упомянутая пара магниторезистивных элементов располагается рядом друг с другом.

Когда фиксируется направление намагниченности фиксированного слоя, магнитное поле стабилизированного направления и величины должно непрерывно прикладываться к магниторезистивному элементу. В данный момент, на двух соседних точках на одной и той же линии напряженности магнитного поля магнитное поле принимает примерно одинаковую величину примерно в одинаковом направлении. Далее, в магнитном датчике во многих случаях, чтобы улучшить температурную характеристику и т.д. магнитного датчика, предусматривается множество групп элементов, причем каждая включает в себя пару магниторезистивных элементов идентичного направления намагниченности фиксированного слоя (т.е. идентичного направления обнаружения магнитного поля), и эти магниторезистивные элементы соединяются между собой в виде моста.

Поэтому, в случае магнитного датчика, сконфигурированного вышеописанным образом, в котором каждая из множества групп элементов располагается на верхней части подложки, так что вышеописанное направление намагниченности фиксированного слоя, по существу, параллельно направлению, в котором увеличивается расстояние от центроида (центра) подложки, если смотреть сверху, и так что пара магниторезистивных элементов располагается рядом друг с другом в этом направлении, когда магнитное поле, направленное от центроида (центра) подложки к его периферии, действует на магнитный датчик, намагниченность фиксированного слоя магниторезистивных элементов может фиксироваться, благодаря магнитному полю, имеющему одинаковую величину и одинаковое направление. В результате, фиксированные слои магниторезистивных элементов могут легко и надежно намагничиваться в одинаковом направлении.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен схематический вид сверху магнитного датчика согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 представлен схематический вид сверху части магнитного датчика по фиг.1, изображающий структуру электрической разводки магнитного датчика;

на фиг.3 представлен схематический поперечный разрез части магнитного датчика по фиг.1, взятый вдоль предопределенной плоскости, перпендикулярной поверхностям индивидуальных слоев, составляющих магнитный датчик;

на фиг.4 представлен график, изображающий изменения значения сопротивления СМР-элемента по фиг.1 относительно внешнего магнитного поля;

на фиг.5 представлен схематический вид сверху магнитного датчика согласно модификации первого варианта выполнения;

на фиг.6 представлен увеличенный вид сверху части магнитного датчика по фиг.1;

на фиг.7 представлена эквивалентная принципиальная схема магнитного датчика оси Х магнитного датчика по фиг.1;

на фиг.8 представлен график, изображающий изменения выходного напряжения (выходного сигнала) магнитного датчика оси X, составляющего магнитный датчик по фиг.1, относительно внешнего магнитного поля;

на фиг.9 представлен вид спереди сотового телефона, на котором должен устанавливаться магнитный датчик по фиг.1;

на фиг.10 представлен график, изображающий зависящую от температуры характеристику магнитного датчика оси X, составляющего магнитный датчик по фиг.1;

на фиг.11 представлен график, изображающий зависящую от температуры характеристику магнитного датчика оси Y, который составляет часть магнитного датчика по фиг.1;

на фиг.12 представлен схематический вид сверху магнитного датчика по фиг.1, изображающий изотермы, когда возбуждаются нагревательные катушки магнитного датчика;

на фиг.13 представлен график, изображающий зависимость между промежутком времени от электрического возбуждения нагревательных катушек магнитного датчика по фиг.1 и изменением температуры СМР-элемента;

на фиг.14 представлен схематический вид сверху магнитного датчика согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения;

на фиг.15 представлен поперечный разрез части магнитного датчика по линии 1-1 на фиг.14;

на фиг.16 представлен схематический вид сверху магнитного датчика по фиг.14, изображающий изотермы, когда электрически возбуждаются нагревательные катушки магнитного датчика;

на фиг.17 представлен схематический вид сверху магнитного датчика согласно модификации второго варианта выполнения настоящего изобретения, изображающий изотермы, когда электрически возбуждаются нагревательные катушки магнитного датчика; и

на фиг.18 представлен схематический поперечный разрез другой модификации магнитного датчика согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

(Первый вариант выполнения)

Ниже описываются варианты выполнения магнитного датчика согласно настоящему изобретению с ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг.1 представлен схематический вид сверху магнитного датчика 10 согласно первому варианту выполнения; на фиг.2 представлен схематический вид сверху части магнитного датчика 10, изображающий электрическую разводку магнитного датчика 10; и на фиг.3 представлен схематический поперечный разрез части магнитного датчика, показанного на фиг.1 и 2, вдоль предопределенной плоскости, перпендикулярной поверхностям индивидуальных слоев, составляющих магнитный датчик 10.

Магнитный датчик 10 включает в себя подложку 10а, которая формируется из Si₃N₄/Si, SiO₂/Si или кварцевого стекла, и которая имеет примерно квадратную (или прямоугольную) форму, причем стороны проходят вдоль взаимно перпендикулярных осей Х и Y и имеет малую толщину в направлении оси Z, перпендикулярной осям Х и Y; слои INS1 и S1-S3, наложенные на подложку 10а и идентичные по форме подложке 10а, если смотреть сверху; в сумме восемь СМР-элементов 11-18, сформированных на (верхней поверхности) слое S3 в качестве магниторезистивных элементов; и пассивирующий слой PL, сформированный в качестве самой верхней поверхности.

Как показано на фиг.1, магнитный датчик 10 имеет секцию 19 разводки моста (секцию соединительных проводников), соединяющую между собой в виде моста СМР-элементы 11-14 и СМР-элементы 15-18, соответственно, составляя две схемы полного моста; нагревательные катушки 21-24, служащие в качестве нагревательных элементов для нагрева СМР-элементов 11-18; секцию 31 схемы управления (большая интегральная схема (БИС)); секцию 32 обнаружения температуры; испытательные катушки 33a-33d; и контактные площадки 34a-34h для подключения магнитного датчика 10 к внешнему оборудованию при помощи проводников из Au, присоединенных сваркой к верхним поверхностям контактных площадок.

СМР-элемент 11 называется первым СМР-элементом 11 оси Х и, как показано на фиг.1, формируется на подложке 10а вблизи примерного центра левой стороны подложки 10а, проходящей по направлению оси Y. СМР-элемент 12 называется вторым СМР-элементом 12 оси Х и располагается вблизи примерного центра левой стороны подложки 10а, так что второй СМР-элемент 12 оси Х располагается рядом с (является соседним с) первым СМР-элементом 11 оси Х в положении, отнесенным на малое расстояние в положительном направлении оси Х от первого СМР-элемента 11 оси X.

СМР-элемент 13 называется третьим СМР-элементом 13 оси Х и формируется на подложке 10а вблизи примерного центра правой стороны подложки 10а, проходящей по направлению оси Y. СМР-элемент 14 называется четвертым СМР-элементом 14 оси Х и располагается вблизи примерного центра правой стороны подложки 10а, так что четвертый СМР-элемент 14 оси Х располагается рядом с (является соседним с) третьим СМР-элементом 13 оси Х в положении, отнесенном на малое расстояние в отрицательном направлении оси Х от третьего СМР-элемента 13 оси Х.

СМР-элемент 15 называется первым СМР-элементом 15 оси Y и формируется на подложке 10а вблизи примерного центра верхней стороны подложки 10а, проходящей по направлению оси X. СМР-элемент 16 называется вторым СМР-элементом 16 оси Y и располагается вблизи примерного центра верхней стороны подложки 10а, так что второй СМР-элемент 16 оси Y располагается рядом с (является соседним с) первым СМР-элементом 15 оси Y в положении, отнесенном на малое расстояние в отрицательном направлении оси Y от первого СМР-элемента 15 оси Y.

СМР-элемент 17 называется третьим СМР-элементом 17 оси Y и формируется на подложке 10а вблизи примерного цент