CN106597326A - 磁场感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁场感测装置，包括磁通集中器及多个磁电阻单元。磁通集中器具有顶面、相对于顶面的底面及多个连接顶面与底面的侧面，而这些磁电阻单元分别配置于这些侧面旁。这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥，以分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号，其具有简化的结构，且可具有较小的体积。

Description

磁场感测装置
技术领域
本发明是有关于一种磁场感测装置。
背景技术
随着便携式电子装置的普及，能够感应地磁方向的电子罗盘技术便受到重视。当电子罗盘应用于体积小的便携式电子装置(如智能手机)时，电子罗盘除了需符合体积小的需求之外，最好还能够达到三轴的感测，这是因为使用者以手握持手机时，有可能是倾斜地握持，且各种不同的握持角度也都可能产生。此外，电子罗盘也可应用于无人机(drone)(例如遥控飞机、遥控直升机等)上，而此时电子罗盘也最好能够达到三轴的感测。
一种现有技术是采用复合式感测元件的方法来达到三轴的感测，具体而言，其利用两个彼此垂直配置的巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)多层膜结构(或穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)多层膜结构)与一个霍尔元件(Hall element)来达到三轴的感测。然而，由于霍尔元件的感测灵敏度不同于巨磁阻多层膜结构(或穿隧磁阻多层膜结构)的感测灵敏度，这会造成其中一轴上的精确度与其他两轴上的精确度不同。如此一来，当使用者将便携式电子装置旋转至不同的角度时，将导致对同一磁场的感测灵敏度不同，进而造成使用上的困扰。
在现有技术中，为了达到磁场的多轴感测，通常采用了二次以上的制程，也就是采用了两块以上的晶圆的制程来制作出多轴向磁场感测模组，如此将使制程复杂化，且难以降低制作成本。此外，如此也使得磁场感测装置难以进一步缩小。
发明内容
本发明提供一种磁场感测装置，其具有简化的结构，且可具有较小的体积。
本发明的一实施例提出一种磁场感测装置，包括磁通集中器及多个磁电阻单元。磁通集中器具有顶面、相对于顶面的底面及多个连接顶面与底面的侧面，而这些磁电阻单元分别配置于这些侧面旁。这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥(Wheatstone full bridge)，以分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。
在本发明的一实施例中，在三个不同时间的任一个时，此至少一种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向中的一个方向的磁场分量的差分信号，此时此至少一种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向的磁场分量的差分信号皆为零。
在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括切换电路，电性连接这些磁电阻单元，其中此至少一种惠斯登全桥为三种惠斯登全桥，切换电路在三个不同时间分别将这些磁电阻单元电性连接成此三种惠斯登全桥，此三种惠斯登全桥分别量测三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。
在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括基板，其中磁通集中器与这些磁电阻单元配置于基板上，且切换电路设于基板中。
在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括多个磁化方向设定元件，分别配置于这些磁电阻单元旁，以分别设定这些磁电阻单元的磁化方向，其中此至少一种惠斯登全桥为一种惠斯登全桥，这些磁化方向设定元件在三个不同时间分别将这些磁电阻单元的磁化方向设定成三种不同的组合，以使此种惠斯登全桥在三个不同时间分别量测三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。
在本发明的一实施例中，每一磁电阻单元包括至少一异向性磁电阻。
在本发明的一实施例中，每一磁电阻单元中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于对应的侧面，且实质上平行于顶面与底面。
在本发明的一实施例中，这些侧面为四个侧面，相邻的二个侧面的法线彼此实质上垂直，此三个不同方向为第一方向、第二方向及第三方向，第一方向与第二方向落在与四个侧面的多个法线平行的平面上，且与这些法线实质上夹45度角，第一方向与第二方向彼此实质上垂直，且第三方向实质上垂直于第一方向与第二方向。
在本发明的一实施例中，磁通集中器的材料包括导磁率大于10的铁磁材料。
在本发明的一实施例中，磁通集中器的残磁小于其饱和磁化量的10％。
在本发明的一实施例中，底面的二个对角线分别平行于三个不同方向的其中二个，且三个不同方向的剩余一个实质上垂直于底面。
在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括基板，其中磁通集中器与这些磁电阻单元配置于基板上，且基板为半导体基板、玻璃基板或电路基板。
在本发明的一实施例中，在三个不同时间的任一个中，这些磁电阻单元电性连接成的惠斯登全桥的数量为一个。
在本发明的实施例的磁场感测装置中，采用了磁通集中器来使三个不同方向的磁场分量弯曲至这些磁电阻单元可感测的方向，且这三个不同方向的磁场分量在弯曲后通过这些磁电阻单元的方向有三种不同的组合。如此一来，通过这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥，便能够分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。因此，本发明的实施例的磁场感测装置便能够具有简化的结构且同时能实现三轴的磁场量测，进而可以具有较小的体积。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明的一实施例的磁场感测装置的上视示意图；
图1B为图1A的磁场感测装置沿着A-A线的剖面示意图；
图2A与图2B是用以说明图1A中的异向性磁电阻的运作原理；
图3A至图3C分别示出当x、y及z方向磁场分量通过图1A的磁通集中器时的磁力线(magnetic flux line)的偏转状况；
图4A至图4C分别示出当x、y及z方向磁场分量通过图1A的磁通集中器时，在磁通集中器的侧面附近的磁场分量；
图5A、图5B与图5C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测x方向的磁场分量时的等效电路图；
图6A、图6B与图6C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测y方向的磁场分量时的等效电路图；
图7A、图7B与图7C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测z方向的磁场分量时的等效电路图；
图8示出图5A至图7C的三种惠斯登全桥所适用的磁电阻单元的短路棒设置方向与磁化方向的设置方向的一实例；
图9为本发明的另一实施例的磁电阻单元与磁化方向设定元件的上视示意图；
图10示出图1A的磁化方向设定元件的另一实施例；
图11示出图1A的磁化方向设定元件的又一实施例；
图12A、图12B与图12C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测x方向的磁场分量时的等效电路图；
图13A、图13B与图13C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测y方向的磁场分量时的等效电路图；
图14A、图14B与图14C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测z方向的磁场分量时的等效电路图。
附图标记说明：
100：磁场感测装置；
110：磁通集中器；
120：切换电路；
130：基板；
112：顶面；
114：底面；
116、116a、116b、116c、116d：侧面；
200、200a、200a’、200b、200c、200d：磁电阻单元；
300、301、302：异向性磁电阻；
310：短路棒；
320：铁磁膜；
400、400a、400a’、400b、400c、400d：磁化方向设定元件；
401、402：子磁化方向设定元件；
D：延伸方向；
H：外在磁场；
Hx、Hy、Hz、f1x、f2x、f3x、f4x、f1y、f2y、f3y、f4y、f1z、f2z、f3z、f4z：磁场分量；
I：电流；
I1、I1’、I2、I3、I4：电流方向；
M、M1、M1’、M1x、M2、M2x、M3、M3y、M4：磁化方向；
V1、V2、V3、V4：接点；
Vx、Vy、Vz：输出电压；
x、y、z：方向；
+ΔR、-ΔR：电阻值变化。
具体实施方式
图1A为本发明的一实施例的磁场感测装置的上视示意图，而图1B为图1A的磁场感测装置沿着A-A线的剖面示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的磁场感测装置100包括一磁通集中器110及多个磁电阻单元200。磁通集中器110具有一顶面112、一相对于顶面112的底面114(如图1B所示出)及多个连接顶面112与底面114的侧面116，而这些磁电阻单元200分别配置于这些侧面116旁。
在本实施例中，磁通集中器110的材料包括导磁率大于10的铁磁材料。此外，磁通集中器110的残磁例如小于其饱和磁化量的10％。举例而言，磁通集中器110为软磁材料，例如为镍铁合金、钴铁或钴铁硼合金、铁氧磁体或其他高导磁率材料。
此外，在本实施例中，每一磁电阻单元200包括至少一异向性磁电阻(anisotropicmagnetoresistance)。图2A与图2B是用以说明图1A中的异向性磁电阻的运作原理。请先参照图2A，异向性磁电阻300具有理发店招牌(barber pole)状结构，也就是其表面设有相对于异向性磁电阻300的延伸方向D倾斜45度延伸的多个短路棒(electrical shorting bar)310，这些短路棒310彼此相间隔且平行地设置于铁磁膜(ferromagnetic film)320上，而铁磁膜320为异向性磁电阻300的主体，其延伸方向即为异向性磁电阻300的延伸方向。此外，铁磁膜320的相对两端可制作成尖端状。
异向性磁电阻300在开始量测外在磁场之前，可先通过磁化方向设定元件来设定其磁化方向，其中磁化方向设定元件例如是可以通过通电产生磁场的线圈、导线、金属片或导体。在图2A中，磁化方向设定元件可通过通电产生沿着延伸方向D的磁场，以使异向性磁电阻300具有磁化方向M。
接着，磁化方向设定元件不通电，以使异向性磁电阻300开始量测外在磁场。当没有外在磁场时，异向性磁电阻300的磁化方向M维持在延伸方向D上，此时施加一电流I，使电流I从异向性磁电阻300的左端流往右端，则短路棒310附近的电流I的流向会与短路棒310的延伸方向垂直，而使得短路棒310附近的电流I流向与磁化方向M夹45度，此时异向性磁电阻300的电阻值为R
当有一外在磁场H朝向垂直于延伸方向D的方向时，异向性磁电阻300的磁化方向M会往外在磁场H的方向偏转，而使得磁化方向与短路棒附近的电流I流向的夹角大于45度，此时异向性磁电阻300的电阻值有-ΔR的变化，即成为R-ΔR，也就是电阻值变小，其中ΔR大于0。
然而，若如图2B所示，当图2B的短路棒310的延伸方向设于与图2A的短路棒310的延伸方向夹90度的方向时(此时图2B的短路棒310的延伸方向仍与异向性磁电阻300的延伸方向D夹45度)，且当有一外在磁场H时，此外在磁场H仍会使磁化方向M往外在磁场H的方向偏转，此时磁化方向M与短路棒310附近的电流I流向的夹角会小于45度，如此异向性磁电阻300的电阻值会变成R+ΔR，也就是异向性磁电阻300的电阻值变大。
此外，通过磁化方向设定元件将异向性磁电阻的磁化方向M设定为图2A所示的反向时，之后在外在磁场H下的图2A的异向性磁电阻300的电阻值会变成R+ΔR。再者，通过磁化方向设定元件将异向性磁电阻的磁化方向M设定为图2B所示的反向时，之后在外在磁场H下的图2B的异向性磁电阻300的电阻值会变成R-ΔR。
综合上述可知，当短路棒310的设置方向改变时，异向性磁电阻300的电阻值对应于外在磁场H的变化会从+ΔR变为-ΔR或反之，且当磁化方向设定元件所设定的磁化方向M改变成反向时，异向性磁电阻300的电阻值对应于外在磁场H的变化会从+ΔR变为-ΔR或反之。当外在磁场H的方向变为反向时，异向性磁电阻300的电阻值对应于外在磁场H的变化会从+ΔR变为-ΔR或反之。然而，当通过异向性磁电阻300的电流变成反向时，异向性磁电阻300的电阻值对应于外在磁场H的变化则维持与原来相同正负号，即原本若为+ΔR，改变电流方向后仍为+ΔR，若原本为-ΔR，改变电流方向后仍为-ΔR。
依照上述的原则，便可通过设计短路棒310的延伸方向或磁化方向设定元件所设定的磁化方向M来决定当异向性磁电阻300受到外在磁场的某一分量时，异向性磁电阻300的电阻值的变化方向，即电阻值变大或变小，例如变化量是+ΔR或-ΔR。
请再参照图1A与图1B，在本实施例中，每一磁电阻单元200中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于对应的侧面116，且实质上平行于顶面112与底面114。具体而言，磁电阻单元200a中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于侧面116a，磁电阻单元200b中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于侧面116b，磁电阻单元200c中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于侧面116c，且磁电阻单元200d中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于侧面116d。
图3A至图3C分别示出当x、y及z方向磁场分量通过图1A的磁通集中器110时的磁力线(magnetic flux line)的偏转状况。请先参照图1A、图1B与图3A，本实施例的磁场感测装置100所处的空间可用一直角座标系来定义，其中x方向与y方向分别实质上平行于顶面112的两条对角线，而z方向实质上垂直于顶面112。此外，x方向、y方向与z方向彼此互相垂直。在本实施例中，顶面112例如呈正方形，4个侧面116均实质上垂直于顶面112，且任两相邻的侧面116彼此实质上互相垂直，也就是相邻的二个侧面116的法线彼此实质上垂直。换言之，x方向与y方向落在与四个侧面116的多个法线平行的平面上，且与这些法线实质上夹45度角。
如图3A所示出，当一沿着+x方向的磁场分量Hx经过磁通集中器110时，磁场分量Hx的磁力线在经过磁通集中器110附近时，其方向会倾向于转变成垂直于磁通集中器110的表面(例如是侧面116a、116b、116c及116d)的方向。如此一来，当沿着+x方向有一外在磁场的磁场分量Hx时，便会如图4A那样分别在侧面116a、116b、116c及116d旁的磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x。
请再参照图3B与图4B，当一沿着+y方向的磁场分量Hy经过磁通集中器110时，磁场分量Hy的磁力线在经过磁通集中器110附近时，其方向会倾向于转变成垂直于磁通集中器110的侧面116a、116b、116c及116d的方向。如此一来，当沿着+y方向有一外在磁场的磁场分量Hy时，便会如图4B那样分别在侧面116a、116b、116c及116d旁的磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y。
请再参照图1B及图4C，当一沿着-z方向的磁场分量Hz经过磁通集中器110时，磁场分量Hz的磁力线在经过磁通集中器110的侧面116附近时，其方向会倾向于转变成垂直于磁通集中器110的侧面116a、116b、116c及116d的方向。如此一来，当沿着-z方向有一外在磁场的磁场分量Hz时，便会如图4C那样分别在侧面116a、116b、116c及116d旁的磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z。
图5A、图5B与图5C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测x方向的磁场分量时的等效电路图，图6A、图6B与图6C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测y方向的磁场分量时的等效电路图，而图7A、图7B与图7C为本发明的第一实施例的磁场感测装置在量测z方向的磁场分量时的等效电路图。请参照图1A、图5A至图5C、图6A至图6C及图7A至图7C，第一实施例的磁场感测装置100的元件配置如图1A及图1B所示出，而其在量测x方向的磁场分量Hx时的等效电路如图5A至图5C所示出，其在量测y方向的磁场分量Hy时的等效电路如图6A至图6C所示出，而其在量测z方向的磁场分量Hz时的等效电路如图7A至图7C所示出。
在本实施例中，这些磁电阻单元200(包括磁电阻单元200a、200b、200c及200d)在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥(在本实施例中例如是图5A至图5C的第一种惠斯登全桥、图6A至图6C的第二种惠斯登全桥及图7A至图7C的第三种惠斯登全桥等三种惠斯登全桥)，以分别量测三个不同方向(即第一方向(例如x方向)、第二方向(例如y方向)及第三方向(例如z方向)的磁场分量(例如磁场分量Hx、Hy及Hz)，并使此至少一种惠斯登全桥(例如是前述三种惠斯登全桥)输出分别对应于三个不同方向(如x方向、y方向及z方向)的磁场分量(例如磁场分量Hx、Hy及Hz)的三个信号。在其他实施例中，上述三个不同方向并不一定要彼此互相垂直，也可以有至少两个方向彼此不垂直。
在本实施例中，底面114实质上平行于顶面112，且例如也为正方形，底面114的二个对角线分别平行于三个不同方向的其中二个(例如x方向与y方向)，且三个不同方向的剩余一个(例如z方向)实质上垂直于底面114。
在本实施例中，磁场感测装置100还包括一切换电路120电性连接这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d，切换电路120在三个不同时间分别将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成如图5A至图5C的第一种惠斯登全桥、如图6A至图6C的第二种惠斯登全桥及如图7A至图7C的第三种惠斯登全桥等三种惠斯登全桥，此三种惠斯登全桥分别量测三个不同方向(如x方向、y方向及z方向)的磁场分量(例如磁场分量Hx、Hy及Hz)，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量(例如磁场分量Hx、Hy及Hz)的三个信号。
在本实施例中，磁场感测装置100还包括一基板130，其中磁通集中器110与这些磁电阻单元200配置于基板130上，且切换电路120设于基板130中。基板130例如为半导体基板(如硅基板)、玻璃基板或电路基板，其中电路基板例如为设有导电线路且表面覆盖有绝缘层的硅基板。
在本实施例中，在三个不同时间的任一个时，此至少一种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向中的一个方向的磁场分量的差分信号，此时此至少一种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向的磁场分量的差分信号皆为零。举例而言，在三个不同时间中的第一个时间时，如图5A至图5C所示出，第一种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向(即x、y及z方向)中的一个方向(如x方向)的磁场分量Hx的差分信号，此时第一种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向(即y与z方向)的磁场分量Hy及Hz的差分信号皆为0。此外，在三个不同时间中的第二个时间时，如图6A至图6C所示出，第二种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向(即x、y及z方向)中的一个方向(如y方向)的磁场分量Hy的差分信号，此时第二种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向(即x与z方向)的磁场分量Hx及Hz的差分信号皆为0。再者，在三个不同时间中的第三个时间时，如图7A至图7C所示出，第三种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向(即x、y及z方向)中的一个方向(如z方向)的磁场分量Hz的差分信号，此时第三种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向(即x与y方向)的磁场分量Hx及Hy的差分信号皆为0。
此外，在本实施例中，在上述三个不同时间的任一个中，这些磁电阻单元200电性连接成的惠斯登全桥的数量为一个。
具体而言，在三个不同时间中的第一个时间时，请先参照图5A，当外在磁场有磁场分量Hx时，会分别在磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x。在本实施例中，磁场感测装置100(请参照图1A)还包括多个磁化方向设定元件400，分别配置于这些磁电阻单元200旁。举例而言，磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d分别配置于这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d旁。磁化方向设定元件400可设于对应的磁电阻单元200的上方、下方或上下两方，以设定磁电阻单元200的磁化方向。通过图2A与图2B的相关段落所描述的设置方式(包括短路棒310的设置方向及磁电阻单元200的初始磁化方向的设定方向)，可使磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x分别产生-ΔR、+ΔR、-ΔR及+ΔR的电阻值变化。如此一来，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间便存在一电压差，即输出电压Vx，此输出电压Vx即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hx的大小。因此，通过得知输出电压Vx的大小，便能够推知磁场分量Hx的大小。
另一方面，请参照图5B，当外在磁场有磁场分量Hy时，会分别在磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y。由于磁场分量f1y的方向为图5A的磁场分量f1x的反向，因此磁电阻单元200a的电阻变化变为+ΔR。此外，由于磁场分量f3y的方向为图5A的磁场分量f3x的反向，因此磁电阻单元200c的电阻变化变为-ΔR。如此一来，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y便会分别产生+ΔR、+ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
再者，请参照图5C，当外在磁场有磁场分量Hz时，会分别在磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z。此时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z便会分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
因此，当磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成如图5A至图5C的第一种惠斯登全桥时，磁场分量Hy与Hz对于接点V1与V3所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vx只与磁场分量Hx有关，所以第一种惠斯登全桥可以用来量测x方向的磁场分量Hx。第一种惠斯登全桥即为：磁电阻单元200a与磁电阻单元200c串接，磁电阻单元200b与磁电阻单元200d串接，前述串接的这两串再并接，接点V2电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200b之间，接点V4电性连接于磁电阻单元200c与磁电阻单元200d之间，接点V1电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200c之间，且接点V3电性连接于磁电阻单元200b与磁电阻单元200d之间。
在三个不同时间中的第二个时间时，请再参照图6A，切换电路120将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成第二种惠斯登全桥，第二种惠斯登全桥即为：磁电阻单元200a与磁电阻单元200c串接，磁电阻单元200d与磁电阻单元200b串接，前述串接的这两串再并接，接点V1电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200d之间，接点V3电性连接于磁电阻单元200b与磁电阻单元200c之间，接点V2电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200c之间，且接点V4电性连接于磁电阻单元200d与磁电阻单元200b之间。磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向的设定方向皆与图5A至图5C一致，因此当外在磁场有磁场分量Hx时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x同样会分别产生-ΔR、+ΔR、-ΔR及+ΔR的电阻值变化。如此一来，当接点V1与接点V3之间施加一电压差时，接点V2与接点V4之间的电压差便会实质上为0，也就是输出的差分信号为0。
另一方面，请参照图6B，当外在磁场有磁场分量Hy时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y分别产生+ΔR、+ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V1与接点V3之间施加一电压差时，接点V2与接点V4之间会存在一电压差，即为输出电压Vy，此输出电压Vy即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hy的大小。因此，通过得知输出电压Vy的大小，便能够推知磁场分量Hy的大小。
再者，请参照图6C，当外在磁场有磁场分量Hz时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z便会分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V1与接点V3之间施加一电压差时，接点V2与接点V4之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
因此，当磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成如图6A至图6C的第二种惠斯登全桥时，磁场分量Hx与Hz对于接点V2与V4所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vy只与磁场分量Hy有关，所以第二种惠斯登全桥可以用来量测y方向的磁场分量Hy。
在三个不同时间中的第三个时间时，请再参照图7A，切换电路120将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成第三种惠斯登全桥，第三种惠斯登全桥即为：磁电阻单元200a与磁电阻单元200d串接，磁电阻单元200b与磁电阻单元200c串接，前述串接的这两串再并接，接点V2电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200b之间，接点V4电性连接于磁电阻单元200c与磁电阻单元200d之间，接点V1电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200d之间，且接点V3电性连接于磁电阻单元200b与磁电阻单元200c之间。磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向的设定方向皆与图5A至图5C一致，因此当外在磁场有磁场分量Hx时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x同样会分别产生-ΔR、+ΔR、-ΔR及+ΔR的电阻值变化。如此一来，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差便会实质上为0，也就是输出的差分信号为0。
另一方面，请参照图7B，当外在磁场有磁场分量Hy时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y分别产生+ΔR、+ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差会实质上为0，也就是输出的差分信号为0。
再者，请参照图7C，当外在磁场有磁场分量Hz时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z便会分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间会存在一电压差，即为输出电压Vz，此输出电压Vz即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hy的大小。因此，通过得知输出电压Vz的大小，便能够推知磁场分量Hz的大小。
因此，当磁电阻单元200a、200b、200c及200d电性连接成如图7A至图7C的第三种惠斯登全桥时，磁场分量Hx与Hy对于接点V1与V3所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vz只与磁场分量Hz有关，所以第三种惠斯登全桥可以用来量测z方向的磁场分量Hz。
如此一来，当经过了第一时间、第二时间及第三时间之后，磁场感测装置100便能依序测得外在磁场的磁场分量Hx、磁场分量Hy及磁场分量Hz，借此可得知外在磁场的大小与方向。当磁场感测装置100不断地重复依序形成第一时间、第二时间及第三时间的第一种、第二种及第三种惠斯登全桥时，便能持续且即时地监控外在磁场相对于磁场感测装置100的变化，也就是例如可监控磁场感测装置100相对于地磁的方向变化。
图8示出图5A至图7C的三种惠斯登全桥所适用的磁电阻单元的短路棒设置方向与磁化方向的设置方向的一实例。请参照图5A与图8，在本实施例中，磁电阻单元200a、200b、200c及200d的短路棒310均朝向x方向延伸，磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d分别配置于磁电阻单元200a、200b、200c及200d，且磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d在分别设定磁电阻单元200a、200b、200c及200d的磁化方向时所通的电流方向分别为电流方向I1、I2、I3及I4，而使得磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向分别被设定为磁化方向M1、M2、M3及M4。其中，电流方向I1朝向x-y方向，电流方向I2朝向x+y方向，电流方向I3朝向-x+y方向，电流方向I4朝向-x-y方向，磁化方向M1朝向x+y方向，磁化方向M2朝向-x+y方向，磁化方向M3朝向-x-y方向，而磁化方向M4朝向x-y方向。经由上述设定，当外在磁场有磁场分量Hx，便能够使磁电阻单元200a、200b、200c及200d分别产生-ΔR、+ΔR、-ΔR及+ΔR的电阻值变化(如图5A、图6A及图7A所示出的状况)，且也适用于图5B、图5C、图6B、图6C、图7B及图7C所示出的状况。然而，上述磁化方向M1～M4、电流方向I1～I4及磁电阻单元200a、200b、200c及200d的短路棒310的延伸方向并不以图8的实例为限，图8仅仅是举出多种变化中的一种实例。举例而言，图8中的磁电阻单元200a的短路棒310可以改成往y方向延伸，且同时将电流方向I1改成反向，即变成朝向-x+y方向，这样可使磁化方向M1反向，即变成朝向-x-y方向，在此设定下，当如图5A那样有一磁场分量Hx时，磁电阻单元200a的电阻值变化量仍维持为-ΔR。因此，在此设置下，磁场感测装置100的量测结果仍与图5A至图7C的量测结果一致。其他关于磁电阻单元200b、200c及200d的设置方向同理也可作改变。
此外，图5A至图7C所示出的电阻值变化的组合也只是其中一种例子，这些电阻值变化的组合也可作等效的改变，只要在三个不同时间的任一个时，此三种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向中的一个方向的磁场分量的差分信号，此时此三种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向的磁场分量的差分信号皆为零即可。
另外，上述第一时间、第二时间与第三时间的出现顺序也不作限定，其可以是任何适当的排列方向。举例而言，也可以是依序出现第二惠斯登全桥、第一惠斯登全桥及第三惠斯登全桥，以依序量测磁场分量Hy、磁场分量Hx及磁场分量Hz。
在本实施例的磁场感测装置100中，由于在一个时间中采用一个惠斯登全桥，就可以在三个不同时间分别感测三个不同方向的磁场分量，因此磁场感测装置100的结构较为简单，而可以具有较小的体积。相较于采用三个惠斯登全桥分别量测三个不同方向的磁场分量的磁场感测装置，本实施例的磁场感测装置100的体积可以减少至三分之一，因此可大幅缩减磁场感测装置100的体积，进而降低磁场感测装置100的制作成本。
此外，通过磁化方向设定元件400a～400d可以初始化磁电阻单元200a～200d的磁化方向配置，使得磁电阻单元200a～200d在强外在磁场的冲击之后，仍然能够被正常使用。另外，通过改变磁化方向设定元件400a～400d的电流方向，以形成磁电阻单元200a～200d的不同的磁化方向配置，可量测出磁电阻单元200a～200d的动态系统偏移量(dynamicsystem offset)。通过将量测值扣除动态系统偏移量，将可更快速地获得正确的磁场分量数值。同理，也可扣除低频杂讯(low frequency noise)，以使得所测得的磁场分量数值更为准确。
图9为本发明的另一实施例的磁电阻单元与磁化方向设定元件的上视示意图。请参照图8与图9，图8中的磁电阻单元200a是以具有一个异向性磁电阻300为例，但其实本发明不以此为限，每一个磁电阻单元200都可具有多个异向性磁电阻300，例如是多个彼此串联的异向性磁电阻300，以增加输出信号的强度。举例而言，在图9中，磁电阻单元200a’具有异向性磁电阻301与异向性磁电阻302，其中异向性磁电阻301的相关设置方式可与图8的磁电阻单元200a一样，而异向性磁电阻302的相关设置方式可与异向性磁电阻301相同或不同，在图9中是以不同为例。在图9中，异向性磁电阻302的短路棒310沿着y方向延伸，而磁化方向设定元件400a’可包括两个分别设置于异向性磁电阻301与302上方的子磁化方向设定元件401与402。通过子磁化方向设定元件402的电流方向I1’朝向-x+y方向，而使得异向性磁电阻302的初始磁化方向被设定为磁化方向M1’。如此一来，当有外在磁场有一如图5A的磁场分量Hx时，异向性磁电阻301与异向性磁电阻302皆各自产生-ΔR的电阻值变化，而异向性磁电阻301与异向性磁电阻302串联起来后的电阻值变化会变成-2ΔR，如此便能够放大输出信号。
图10示出图1A的磁化方向设定元件的另一实施例。请参照图1A与图10，在图10的实施例中，这些磁化方向设定元件400b、400a、400d及400c可以串联的方示电性连接，如此让电流依序流经磁化方向设定元件400b、400a、400d及400c时，可分别在磁电阻单元200a、200b、200c及200d产生如图8的磁化方向M1、M2、M3及M4。
图11示出图1A的磁化方向设定元件的又一实施例。请参照图1A与图11，在图11的实施例中，这些磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d可被各自独立地控制，例如是通过基板130中的电路来控制。如此一来，这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d可仅以一种惠斯登全桥来连接，而不同的磁场分量Hx、Hy及Hz对这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d在第一时间至第三时间是产生+ΔR的电阻值变化或-ΔR的电阻值变化，则可通过各自控制磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d的电流方向来决定，且可通过使电流方向反向变化来使电阻值变化从+ΔR变成-ΔR或反之。
图12A、图12B与图12C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测x方向的磁场分量时的等效电路图，图13A、图13B与图13C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测y方向的磁场分量时的等效电路图，而图14A、图14B与图14C为本发明的第二实施例的磁场感测装置在量测z方向的磁场分量时的等效电路图。第二实施例的磁场感测装置100是采用图11的磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d独立控制的架构，且磁电阻单元200a、200b、200c及200d所连接而成的惠斯登全桥只有一种，且不会变化。
在本实施例中，这些磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d在三个不同时间分别将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d的磁化方向设定成三种不同的组合，以使此一种惠斯登全桥在三个不同时间分别量测三个不同方向的磁场分量Hx、Hy及Hz，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量Hx、Hy及Hz的三个信号。
具体而言，在三个不同时间中的第一个时间时，请先参照图12A，当外在磁场有磁场分量Hx时，通过磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d各自独立地分别将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向设定至适当的方向的组合(下称第一种组合)，可使这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。举例而言，当图12A至图14C中的这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d的短路棒都是如同图8所示出的往x方向延伸时，第一种组合是指磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d分别对磁电阻单元200a、200b、200c及200d设定出磁化方向M1x、M2x、M3及M4，其中磁化方向M1x为图8的磁化方向M1的反向，磁化方向M2x为图8的磁化方向M2的反向。也就是说，图12A至图12C中的磁化方向设定元件400a的电流方向与图8中的磁化方向设定元件400a的电流方向相反，且图12A至图12C中的磁化方向设定元件400b的电流方向与图8中的磁化方向设定元件400b的电流方向相反。
此外，不同于第一实施例，本第二实施例的惠斯登全桥只有一种且不会改变，此种惠斯登全桥例如为：磁电阻单元200a与磁电阻单元200d串接，磁电阻单元200b与磁电阻单元200c串接，前述串接的这两串再并接，接点V2电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200b之间，接点V4电性连接于磁电阻单元200c与磁电阻单元200d之间，接点V1电性连接于磁电阻单元200a与磁电阻单元200d之间，且接点V3电性连接于磁电阻单元200b与磁电阻单元200c之间。然而，在其他实施例中，此一种不会变化的惠斯登全桥也可以是如图5A至图5C的那种惠斯登全桥、如图6A至图6C的那种惠斯登全桥或其他适当形式的惠斯登全桥。
在图12A这种惠斯登全桥的架构下，且这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d如上述分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化，且当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间便存在一电压差，即输出电压Vx，此输出电压Vx即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hx的大小。因此，通过得知输出电压Vx的大小，便能够推知磁场分量Hx的大小。
请再参照图12B，当外在磁场有磁场分量Hy时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y会分别产生-ΔR、-ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
请参照图12C，当外在磁场有磁场分量Hz时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z会分别产生-ΔR、+ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
因此，在图12A至图12C的磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向的设定的组合(即上述第一种组合)下，磁场分量Hy与Hz对于接点V1与V3所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vx只与磁场分量Hx有关，因此此种磁化方向的设定组合可以用来量测x方向的磁场分量Hx。
在三个不同时间中的第二个时间时，请先参照图13A，当外在磁场有磁场分量Hx时，通过磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d各自独立地分别将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向设定至另一适当的方向的组合(下称第二种组合)，可使这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x分别产生-ΔR、-ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。相较于图12A，图13A的磁化方向设定元件400a的电流方向与图12A的磁化方向设定元件400a的电流方向相反，因此图13A的磁电阻单元200a的初始磁化方向M1会与图12A的磁电阻单元200a的初始磁化方向M1x相反，所以图12A的磁电阻单元200a会有+ΔR的电阻值变化，但图13A的磁电阻单元200a则是产生-ΔR的电阻值变化，同理，相较于图12A，图13A的磁化方向设定元件400c的电流方向与图12A的磁化方向设定元件400c的电流方向相反，因此图13A的磁电阻单元200c的初始磁化方向M3y会与图12A的磁电阻单元200c的初始磁化方向M3相反，所以图12A的磁电阻单元200c会有+ΔR的电阻值变化，但图13A的磁电阻单元200c则是产生-ΔR的电阻值变化。另外，图13A的磁化方向设定元件400b的电流方向则保持与图12A的磁化方向设定元件400b的电流方向相同，且图13A的磁化方向设定元件400d的电流方向保持与图12A的磁化方向设定元件400d的电流方向相同。
此外，图13A的惠斯登全桥与图12A的惠斯登全桥一样，并没有改变。在图13A这种惠斯登全桥的架构下，且这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d如上述分别产生-ΔR、-ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化，且当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
请再参照图13B，当外在磁场有磁场分量Hy时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y会分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间便存在一电压差，即输出电压Vy，此输出电压Vy即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hy的大小。因此，通过得知输出电压Vy的大小，便能够推知磁场分量Hy的大小。
请参照图13C，当外在磁场有磁场分量Hz时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z会分别产生+ΔR、+ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
因此，在图13A至图13C的磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向的设定的组合(即上述第二种组合)下，磁场分量Hx与Hz对于接点V1与V3所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vy只与磁场分量Hy有关，因此此种磁化方向的设定组合可以用来量测y方向的磁场分量Hy。
在三个不同时间中的第三个时间时，请先参照图14A，当外在磁场有磁场分量Hx时，通过磁化方向设定元件400a、400b、400c及400d各自独立地分别将这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向设定至又一适当的方向的组合(下称第三种组合，即磁化方向M1、M2、M3及M4的组合)，可使这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1x、f2x、f3x及f4x分别产生-ΔR、+ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。相较于图12A，图14A的磁化方向设定元件400a的电流方向与图12A的磁化方向设定元件400a的电流方向相反，因此图14A的磁电阻单元200a的初始磁化方向M1会与图12A的磁电阻单元200a的初始磁化方向M1x相反，所以图12A的磁电阻单元200a会有+ΔR的电阻值变化，但图14A的磁电阻单元200a则是产生-ΔR的电阻值变化，同理，相较于图12A，图14A的磁化方向设定元件400b的电流方向与图12A的磁化方向设定元件400b的电流方向相反，因此图14A的磁电阻单元200b的初始磁化方向M2会与图12A的磁电阻单元200b的初始磁化方向M2x相反，所以图12A的磁电阻单元200b会有-ΔR的电阻值变化，但图14A的磁电阻单元200b则是产生+ΔR的电阻值变化。另外，图14A的磁化方向设定元件400c的电流方向则保持与图12A的磁化方向设定元件400c的电流方向相同，且图14A的磁化方向设定元件400d的电流方向保持与图12A的磁化方向设定元件400d的电流方向相同。
此外，图14A的惠斯登全桥与图12A的惠斯登全桥一样，并没有改变。在图14A这种惠斯登全桥的架构下，且这些磁电阻单元200a、200b、200c及200d如上述分别产生-ΔR、+ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化，且当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
请再参照图14B，当外在磁场有磁场分量Hy时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1y、f2y、f3y及f4y会分别产生+ΔR、+ΔR、-ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间的电压差实质上为0，也就是此时输出的差分信号为零。
请参照图14C，当外在磁场有磁场分量Hz时，磁电阻单元200a、200b、200c及200d对应于磁场分量f1z、f2z、f3z及f4z会分别产生+ΔR、-ΔR、+ΔR及-ΔR的电阻值变化。因此，当接点V2与接点V4之间施加一电压差时，接点V1与接点V3之间便存在一电压差，即输出电压Vz，此输出电压Vz即为一差分信号，其大小会对应于磁场分量Hz的大小。因此，通过得知输出电压Vz的大小，便能够推知磁场分量Hz的大小。
因此，在图14A至图14C的磁电阻单元200a、200b、200c及200d的初始磁化方向的设定的组合(即上述第三种组合)下，磁场分量Hx与Hy对于接点V1与V3所输出的电压是不会有贡献的，此时的输出电压Vz只与磁场分量Hz有关，因此此种磁化方向的设定组合可以用来量测z方向的磁场分量Hz。
如此一来，当经过了第一时间、第二时间及第三时间之后，磁场感测装置100便能依序测得外在磁场的磁场分量Hx、磁场分量Hy及磁场分量Hz，借此可得知外在磁场的大小与方向。当磁场感测装置100不断地重复第一时间、第二时间及第三时间的磁化方向的设定方向的第一种、第二种及第三种组合时，便能持续且即时地监控外在磁场相对于磁场感测装置100的变化，也就是例如可监控磁场感测装置100相对于地磁的方向变化。另外，上述第一时间、第二时间与第三时间的出现顺序也不作限定，其可以是任何适当的排列方向。
综上所述，在本发明的实施例的磁场感测装置中，采用了磁通集中器来使三个不同方向的磁场分量弯曲至这些磁电阻单元可感测的方向，且这三个不同方向的磁场分量在弯曲后通过这些磁电阻单元的方向有三种不同的组合。如此一来，通过这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥，便能够分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。因此，本发明的实施例的磁场感测装置便能够具有简化的结构且同时能实现三轴的磁场量测，进而可以具有较小的体积。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种磁场感测装置，其特征在于，包括：
磁通集中器，具有顶面、相对于所述顶面的底面及多个连接所述顶面与所述底面的侧面；以及
多个磁电阻单元，分别配置于所述多个侧面旁，其中所述多个磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥，以分别量测三个不同方向的磁场分量，并使所述至少一种惠斯登全桥输出分别对应于所述三个不同方向的磁场分量的三个信号。
2.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，在所述三个不同时间的任一个时，所述至少一种惠斯登全桥所输出的信号为对应于所述三个不同方向中的一个方向的磁场分量的差分信号，此时所述至少一种惠斯登全桥所产生的对应于所述三个不同方向中的其余两个方向的磁场分量的差分信号皆为零。
3.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括切换电路，电性连接所述多个磁电阻单元，其中所述至少一种惠斯登全桥为三种惠斯登全桥，所述切换电路在所述三个不同时间分别将所述多个磁电阻单元电性连接成所述三种惠斯登全桥，所述三种惠斯登全桥分别量测所述三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于所述三个不同方向的磁场分量的所述三个信号。
4.根据权利要求3所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括基板，其中所述磁通集中器与所述多个磁电阻单元配置于所述基板上，且所述切换电路设于所述基板中。
5.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括多个磁化方向设定元件，分别配置于所述多个磁电阻单元旁，以分别设定所述多个磁电阻单元的磁化方向，其中所述至少一种惠斯登全桥为一种惠斯登全桥，所述多个磁化方向设定元件在所述三个不同时间分别将所述多个磁电阻单元的磁化方向设定成三种不同的组合，以使所述种惠斯登全桥在所述三个不同时间分别量测所述三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于所述三个不同方向的磁场分量的所述三个信号。
6.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述多个磁电阻单元的每一个包括至少一异向性磁电阻。
7.根据权利要求6所述的磁场感测装置，其特征在于，所述多个磁电阻单元的每一个中的异向性磁电阻的延伸方向平行于对应的侧面，且平行于所述顶面与所述底面。
8.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其中所述多个侧面为四个侧面，相邻的二个侧面的法线彼此垂直，所述三个不同方向为第一方向、第二方向及第三方向，所述第一方向与所述第二方向落在与所述四个侧面的多个法线平行的平面上，且与所述多个法线夹45度角，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直，且所述第三方向垂直于所述第一方向与所述第二方向。
9.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述磁通集中器的材料包括导磁率大于10的铁磁材料。
10.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述磁通集中器的残磁小于其饱和磁化量的10％。
11.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述底面的二个对角线分别平行于所述三个不同方向的其中二个，且所述三个不同方向的剩余一个垂直于所述底面。
12.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括基板，其中所述磁通集中器与所述多个磁电阻单元配置于所述基板上，且所述基板为半导体基板、玻璃基板或电路基板。
13.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，在所述三个不同时间的任一个中，所述多个磁电阻单元电性连接成的惠斯登全桥的数量为一个。
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