CN109084811A - 磁传感器和照相机模块 - Google Patents

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CN109084811A CN201810588349.XA CN201810588349A CN109084811A CN 109084811 A CN109084811 A CN 109084811A CN 201810588349 A CN201810588349 A CN 201810588349A CN 109084811 A CN109084811 A CN 109084811A
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梅原刚
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Abstract

一对偏置磁体将偏置磁场施加于磁阻效应元件，偏置磁场具有抵消施加于磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。偏置磁体在与外部磁场和偏置磁场两者平行的平面中具有伸长的截面。在与截面平行并且偏置磁体和磁阻效应元件投影所在的投影平面中，偏置磁体包括元件相对侧，该元件相对侧与磁阻效应元件相对并且沿长边方向延伸。偏置磁体在与长边方向垂直的方向上被磁化。元件相对侧比其他侧长。

Description

磁传感器和照相机模块
技术领域
本申请基于并要求于2017年6月8日提交的第2017-113576号日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本发明涉及一种磁传感器和使用该磁传感器的照相机模块，并且具体涉及一种偏置磁体的配置。
背景技术
包括磁阻效应元件的磁传感器近来已被用作用于检测移动对象位置的传感器。磁传感器相对于磁体移动，从而检测由磁体产生的外部磁场的变化。例如，在照相机模块中，作为移动对象的透镜相对于磁体移动，并且固定于透镜的磁传感器相对于磁体移动。这种移动改变磁传感器与磁体之间的位置关系，并且改变由磁传感器检测到的外部磁场。基于磁传感器输出的变化来计算移动对象的移动量。
通常，外部磁场不会变为零，并且由于磁传感器相对于磁体的移动，所以由磁传感器检测到的外部磁场在除零之外的特定磁场强度附近变化。WO2014/111976A1、JP5843079B和JP2016-130686A公开了一种磁传感器，其具有布置在磁阻效应元件两侧的偏置磁体。偏置磁体的与磁阻效应元件相对的表面相对于与磁阻效应元件的磁场检测方向垂直的方向倾斜。因此，偏置磁体沿使得所施加的偏置磁场的分量抵消施加于磁阻效应元件的外部磁场的方向施加具有该分量的偏置磁场。这使得施加于磁传感器的磁场能够基本上在零磁场附近变化，从而增强输出的线性度和检测磁场强度的精度。
发明内容
WO2014/111976A1中公开的磁传感器具有多个磁阻效应元件共用的偏置磁体。因此，针对各磁阻效应元件，偏置磁场发生变化，从而难以提高检测磁场强度的精度。JP5843079B和JP2016-130686A中公开的磁传感器具有用于各磁阻效应元件的偏置磁体，并且上述问题几乎不会发生。然而，每个偏置磁体具有伸长的截面，其中，与磁阻效应元件相对的表面沿长边方向延伸，并且偏置磁体在与长边方向垂直的方向上被磁化。因此，由于偏置磁体的形状各向异性，所以容易在长边上引导(弯曲)偏置磁体的磁化方向，并且不能有效地沿与长边方向垂直的方向施加偏置磁场。JP5843079B和JP2016-130686A还公开了一种具有近似正方形截面的偏置磁体。这种偏置磁体不太可能导致上述问题，但其难以提高空间效率。
本发明的目的在于提供一种具有偏置磁体的磁传感器，该偏置磁体具有与磁阻效应元件相对并且沿长边方向延伸的表面，该偏置磁体在与长边方向垂直的方向上被磁化并且其磁化方向不太可能指向长边方向。
根据实施例的磁传感器相对于外部磁体移动并且检测由外部磁体产生的外部磁场的变化。该磁传感器包括：磁阻效应元件，根据外部磁场的变化产生磁阻变化；和一对偏置磁体，设置在磁阻效应元件附近，并且向磁阻效应元件施加偏置磁场，偏置磁场具有在抵消施加于磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于外部磁场的分量。偏置磁体在与外部磁场和偏置磁场两者平行的平面中具有伸长的截面。在与截面平行并且偏置磁体和磁阻效应元件投影所在的投影平面中，偏置磁体包括元件相对侧，该元件相对侧与磁阻效应元件相对并且沿长边方向延伸，其中，偏置磁体在与长边方向垂直的方向上被磁化，并且元件相对侧比其他侧长。
本发明的磁传感器的偏置磁体的截面具有比其他侧长的元件相对侧，并且截面不具有简单的矩形形状。因此，形状各向异性效应受到限制，并且磁化方向不太可能指向长边方向。因此，根据本发明，能够提供一种具有偏置磁体的磁传感器，该偏置磁体具有与磁阻效应元件相对并且沿长边方向延伸的表面，该偏置磁体在与长边方向垂直的方向上被磁化并且其磁化方向不太可能指向长边方向。
参考示出本发明的示例的附图，根据以下描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是应用本发明的磁传感器的照相机模块的概念图；
图2是示出磁传感器的示意性配置的电路图；
图3A和图3B分别是示出磁传感器的示意性配置的平面图和截面图；
图4是示出磁阻效应元件的膜配置的截面图；
图5A和图5B分别是示出偏置磁场施加方式和磁场强度-输出曲线的示图；
图6是图5A所示的偏置磁体的示意性平面图；
图7是图5A所示的偏置磁体的示意性透视图；
图8A至图8D是示出比较例和实施例的偏置磁体以及偏置磁场的分布的示图；
图9A和图9B是比较例的偏置磁体的示意性平面图；
图10A至图10D是示出偏置磁体的形状的各种变型的示意性平面图；
图11A和图11B是根据本发明的另一实施例的磁传感器的示意性平面图和截面图；
图12是根据本发明的另一实施例的磁传感器的示意性平面图；以及
图13A和图13B是根据本发明的其他实施例的磁传感器的示意性平面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明的各种实施例的磁传感器。尽管下面提到的每个实施例涉及安装在照相机模块上的磁传感器，但是本发明不限于此，并且可以广泛地应用于相对于外部磁体移动并且检测由外部磁体产生的外部磁体的变化的磁传感器。在以下描述和附图中，x方向是施加外部磁场的方向(磁传感器的磁场检测方向)，y方向是在与外部磁场方向和偏置磁场方向两者平行的平面中与x方向垂直的方向，并且z方向是与x方向和y方向两者垂直的方向。xy平面是其上磁阻效应元件和偏置磁体以元件阵列布置的平面并且对应于磁阻效应元件的自由层的面内方向。z方向平行于磁阻效应元件的层叠方向。
图1示出应用本发明的磁传感器的照相机模块1的概念图。四个磁体3设置在近似长方体形状的壳体2的四个角部处。壳体2的上表面和下表面具有允许透镜4的光轴分别通过的孔。保持透镜4的透镜保持构件5设置在壳体2中。透镜保持构件5被支撑为能够通过相对于透镜4的光轴方向LA(z方向)在透镜4两侧附接至壳体2的一对弹性构件8、9沿光轴方向LA移动。磁传感器6被固定至透镜4。因此，透镜4和磁传感器6被支撑为能够相对于磁体3沿光轴方向LA移动。两个磁传感器6设置在透镜4上，但是磁传感器6的数量不受限制。由透镜4收集的光借助于诸如CMOS器件的成像器件(未示出)转换为图像数据。
环形或多边形线圈7由透镜保持构件5支撑在磁体3的内侧，使得线圈7与磁体3相对。图中下侧的弹性构件9由两个导电构件9a、9b构成，这两个导电构件经由透镜保持构件5连接至线圈7的相应端部。当通过两个导电构件9a、9b使电流在线圈7中流动时，由于由磁体3产生的磁场与在线圈7中流动的电流之间的相互作用(洛伦兹力)，所以线圈7受到光轴方向LA上的力。线圈7克服弹性构件8、9的偏置力沿光轴方向LA移动。透镜保持构件5、透镜4和磁传感器6也相对于磁体3沿光轴方向移动。由于由磁体3产生的外部磁场施加于磁传感器6，所以当透镜4沿z方向向上移动时，磁传感器6与磁体3之间在z方向上的距离缩短并且检测到更大的磁场强度。当透镜4沿z方向向下移动时，磁传感器6与磁体3之间在z方向上的距离增大，并且检测到的磁场强度降低。图1示出外部磁场的磁通B。基于上述原理，磁传感器6检测并输出由透镜4的移动引起的外部磁场的变化。由于磁体3以这种方式产生由磁传感器6检测到的外部磁场，所以在下面的描述中磁体3被称为外部磁体3。
应当注意，上述实施例是示例性的，并且只要磁传感器6能够相对于磁体3移动，则各种配置都是可能的。例如，压电器件、形状记忆合金或聚合物致动器可代替线圈用作驱动固定有磁传感器6的透镜4的装置。磁传感器6也能够固定至壳体2，并且磁体3能够与透镜4一起相对于壳体2移动。换言之，照相机模块1可以具有：第一构件，包括透镜4；第二构件，支撑第一构件使得第一构件能够沿透镜4的光轴方向LA相对移动；磁传感器6；以及外部磁体3。磁传感器6可以由第一构件或第二构件支撑，并且外部磁体3可以由另一第一构件或另一第二构件支撑。磁传感器6与外部磁体3之间的距离的变化和透镜4与成像器件之间的距离的变化相关联，并且如稍后所述，可以从磁传感器6的输出检测透镜4与成像器件之间的距离。
图2示出磁传感器6的示意性配置。磁传感器6具有四个元件阵列11至14。元件阵列11至14在电桥电路(惠斯通电桥)中彼此连接。四个元件阵列11至14分成两组。组中的元件阵列11、12和元件阵列13、14分别串联连接。每组元件阵列的一端连接至电源电压Vcc，而另一端接地(GND)。磁传感器6通过检测相应元件阵列组的中点电压Vout1和Vout2之间的差值来输出外部磁场的强度。应当注意，也可以通过单独使用中点电压Vout1或Vout2来检测外部磁场。
图3A示出磁传感器的示意性平面图。图3B示出沿图3A中的线A-A截取的磁传感器的示意性截面图。图4示出磁阻效应元件的膜配置。元件阵列11至14中的每个都包括串联连接的多个磁阻效应元件15和连接磁阻效应元件15的引线16。磁阻效应元件15根据外部磁场的变化产生磁阻变化。每个元件阵列11至14中的磁阻效应元件15的数量不受限制，但是例如可以串联连接数十个磁阻效应元件15。通过增加磁阻效应元件15的数量，可以限制中点电压Vout1和Vout2的变化，并且可以更精确地测量外部磁场。如后所述，每个磁阻效应元件15都是TMR(隧穿磁阻)元件，对磁阻效应元件15施加感测电流的引线16分别连接至每个磁阻效应元件的上端和下端。每条引线16连接彼此相邻的磁阻效应元件15的上端或下端。磁阻效应元件15形成为截面大致为圆形的圆筒状，但也可以形成为截面为长方形或椭圆形的柱状。
磁阻效应元件15具有典型的自旋阀的膜配置。具体而言，磁阻效应元件15具有：磁化方向根据外部磁场变化的自由层151；磁化方向相对于外部磁场固定的钉扎层153；位于自由层151与钉扎层153之间并且与自由层151和钉扎层153两者接触的间隔层152；以及从间隔层152看与钉扎层153的背侧接触的反铁磁性层154。自由层151、间隔层152、钉扎层153和反铁磁性层154层叠在基板(未示出)上。反铁磁性层154通过与钉扎层153交换耦合来固定钉扎层153的磁化方向。钉扎层153也可以具有合成配置，该合成配置具有两个铁磁层和插入其间的非磁性中间层。间隔层152是由诸如Cu的非磁性金属制成的非磁性且导电的层或由诸如Al2O3的非磁性绝缘材料制成的隧道阻挡层。当间隔层152是非磁性导电层时，磁阻效应元件15用作巨磁阻(GMR)元件，并且当间隔层152是隧道阻挡层时，磁阻效应元件15用作TMR元件。由于电桥电路的MR变化率大并且导致输出电压大，所以磁阻效应元件15更优选地由TMR元件配置。
图5A示出磁阻效应元件15和设置在磁阻效应元件15的侧面侧上的一对偏置磁体17的xy平面截面图。由诸如CoPt的硬磁材料制成的一对偏置磁体17设置在每个磁阻效应元件15的附近和两侧。偏置磁体17具有沿长边方向L伸长的截面，并且在该截面中，偏置磁体17在与长边方向L垂直的方向S上被磁化。换言之，偏置磁体17具有在与磁化方向垂直的方向上伸长的形状，并且沿方向S施加偏置磁场BB。偏置磁体17在z方向上的位置不受限制，但偏置磁体17理想地设置在自由层151的沿z方向的至少两个侧面侧上。偏置磁体17将偏置磁场BB施加于磁阻效应元件15的自由层151。箭头101表示来自外部磁体3的外部磁场。如上所述，当固定至移动透镜4的外部磁体3沿z方向移动时，外部磁场的强度在中值附近变化。换言之，外部磁场的幅度在箭头102和箭头103之间以箭头101为中心变化。
图5B示出磁场强度与磁传感器的输出之间的关系。通常，磁阻元件15的特征在于，当磁场强度达到特定值时输出饱和。磁传感器6总是受到由外部磁体3产生的外部磁场的影响。当没有设置偏置磁体17时，基本上只有由外部磁体3产生的外部磁场被施加于磁传感器6。在这种情况下，磁传感器6的输出在与外部磁场强度的中值A附近的变化范围104对应的范围内变化。然而，由于以下原因，在外部磁场强度的变化范围104内操作磁传感器6是不利的。
根据磁传感器6的输出来计算外部磁场。换言之，在图5B所示的磁场强度-输出曲线中，根据磁传感器6的输出反向计算外部磁场强度。因此，当在A点附近使用磁传感器6时，难以提高检测外部磁场强度的精度，这是因为响应于磁场强度的变化只能获得较小的输出变化。接下来，点A附近的输出线性度不好。借助彼此连接的许多线性函数以及将输出应用于线性函数，通过逼近图5B所示的磁场强度-输出曲线来计算外部磁场强度。当在A点附近使用磁传感器6时，磁场强度-输出曲线需要用许多线性线来逼近，这需要复杂的算法来计算外部磁场强度和存储器中的较大文件大小以便存储许多线性线的数据。此外，当在点A附近使用磁传感器6时，偏移温度特性劣化。偏移温度特性表示磁场强度-输出曲线的梯度根据温度如何变化。具体而言，磁阻效应元件15的磁场强度-输出曲线如虚线Y1和Y2那样根据温度而变化。由于当在点A附近使用磁传感器6时，检测到的外部磁场强度的绝对值较大，所以偏移温度特性的影响趋于增大。
在本实施例中，偏置磁体17被设置为使得每个偏置磁体17的与磁阻效应元件15相对的表面(在下文中，称为元件相对面18)相对于与施加外部磁场的x方向垂直的y方向倾斜。因此，偏置磁体17沿使得所施加的偏置磁场BB的分量BBx抵消施加于磁阻效应元件15的外部磁场的方向施加具有分量BBx的偏置磁场。理想地，偏置磁场BB的x分量BBx近似等于外部磁场的中值A，并且具有与外部磁场的中值A相反的符号。因此，组合磁场或者外部磁场的中值A和偏置磁场BB的总和基本变为零。由于磁传感器6在磁场强度范围105内在零磁场附近变化，所以上述问题几乎不会发生。换言之，能够更精确地检测外部磁场，简化用于计算外部磁场强度的算法，限制存储器消耗，并且降低偏移温度特性的影响。应当注意，在平衡外部磁场和偏置磁场BB的x分量BBx的理想状态下，只有偏置磁场BB的y分量BBy被施加于自由层151。由于钉扎层153的磁化固定在x方向上，所以在这种状态下自由层151的磁化方向垂直于钉扎层153的磁化方向。
图6是图3A中的部分B的放大图，示出xy平面中的磁阻效应元件15和偏置磁体17的平面图。图7示出部分B的透视图。在本实施例中，设置多组磁阻效应元件和一对偏置磁体。在下面的描述中，彼此相邻的磁阻效应元件中的一个被称为第一磁阻效应元件15a，而另一个被称为第二磁阻效应元件15b。而且，设置在第一磁阻效应元件15a两侧的一对偏置磁体被称为第一偏置磁体17a，并且设置在第二磁阻效应元件15b两侧的一对偏置磁体被称为第二偏置磁体17b。一对中的两个第一偏置磁体17a具有相同的形状并相对于穿过第一磁阻效应元件15a的z方向中心线C1旋转对称。类似地，一对中的两个第二偏置磁体17b具有相同的形状并相对于穿过第二磁阻效应元件15b的z方向中心线C2旋转对称。第一磁阻效应元件15a和第二磁阻效应元件15b具有相同的配置，并且第一偏置磁体17a和第二偏置磁体17b也具有相同的配置。第一磁阻效应元件15a和第一偏置磁体17a之间的位置关系与第二磁阻效应元件15b和第二偏置磁体17b之间的位置关系相同。
第一偏置磁体17a具有第一元件相对面18a，其与第一磁阻效应元件15a相对并沿长边方向L延伸。第二偏置磁体17b具有第二元件相对面18b，其与第二磁阻效应元件15b相对并沿长边方向L延伸。第一元件相对面18a和第二元件相对面18b彼此平行。第一偏置磁体17a具有以锐角连接至第一元件相对面18a的第一侧面19a，并且第二偏置磁体17b具有以锐角连接至第二元件相对面18b的第二侧面19b。在图6所示的xy截面中，第一元件相对面18a、第二元件相对面18b、第一侧面19a和第二侧面19b也可以分别被称为第一元件相对侧18a'、第二元件相对侧18b'、第一侧面侧19a'和第二侧面侧19b'。应当注意，也可以将图6视为与xy平面平行的投影平面，并且第一和第二偏置磁体17a、17b以及第一和第二磁阻效应元件15a、15b投影到该平面上。
当截面分别接近第一和第二磁阻效应元件15a、15b时，平行于第一和第二元件相对面18a、18b的第一和第二偏置磁体17a、17b的截面面积逐渐增大。换言之，在图6所示的xy截面中，第一元件相对侧18a'比第一偏置磁体17a的另一侧长，并且第二元件相对侧18b'比第二偏置磁体17b的另一侧长。在本实施例中，xy截面中的第一和第二偏置磁体17a、17b具有梯形截面，其中，第一和第二元件相对侧18a'、18b'分别是梯形的长边。
通常，已知具有矩形截面的偏置磁体，其中，矩形的长边面向元件，并且偏置磁体在短边方向上被磁化。这种偏置磁体具有较高空间效率，其允许将许多磁阻效应元件布置在较小空间中，但是由于由伸长的形状引起的形状各向异性，所以磁化方向倾向于指向长轴方向。当磁化方向指向长轴方向时，偏置磁场BB的x方向分量改变，并且不能有效地抵消外部磁场。结果，磁场强度的中心向磁场强度-输出曲线的正侧或负侧偏移，从而难以解决上述问题。由于在本实施例中由于偏置磁体17a、17b的梯形截面而使得形状各向异性得到缓解，所以磁化方向S不太可能指向与磁化方向S垂直的长边方向L。结果，沿使得偏置磁场BB的x方向分量抵消外部磁场的方向更精确地施加该偏置磁场的分量，并且可以容易地解决上述问题。
元件相对侧18a'、18b'分别比第一和第二磁阻效应元件15a、15b在长边方向L上的宽度长。因此，偏置磁场BB在长边方向L上均匀分布。图8A示出比较例1的偏置磁体117的平面图，图8B示出比较例2的偏置磁体217的平面图，图8C示出实施例的偏置磁体17的平面图。图8D示出偏置磁体17、117和217在长边方向L上的偏置磁场BB的分布。实施例的偏置磁体17与使用图6和图7描述的偏置磁体17相同。比较例1的偏置磁体117具有矩形截面，并且长边的长度与实施例的偏置磁体17的长边的长度相同。比较例2的偏磁体217具有矩形截面，并且长边的长度与实施例的偏置磁体17的短边的长度相同。第一和第二磁阻效应元件15a、15b在长边方向L上的宽度与比较例2的偏置磁体217的长边的长度大致相同。如图8D所示，比较例1示出在方向L上均匀分布的强偏置磁场，而比较例2示出在方向L上均匀分布但在最小范围内的偏置磁场。实施例示出与比较例1大致相同的偏置磁场分布。因此，元件相对侧18a'、18b'优选地分别比第一和第二磁阻效应元件15a、15b在长边方向L上的宽度长1.5倍以上。
此外，如本实施例的图6和图7所示，第一和第二偏置磁体17a、17b分别与第一和第二磁阻效应元件15a、15b组合；第一和第二磁阻效应元件15a、15b彼此相邻；并且偏置磁体17a中的任一个和偏置磁体17b中的任一个彼此相邻。此外，第一偏置磁体17a的第一侧面19a和第二偏置磁体17b的第二侧面19b(图6所示的xy截面中的第一侧面侧19a'和第二侧面侧19b')彼此相对。第一侧面19a和第二侧面19b(第一侧面侧19a'和第二侧面侧19b')彼此平行。因此，第一偏置磁体17a和第二偏置磁体17b可以被更有效地布置，并且可以在有限的空间中设置更多数量的磁阻效应元件15。第一偏置磁体17a的轴线C3和第二偏置磁体17b的轴线C3'可以在同一条直线上，或者可以彼此偏移。轴线C3相对于第一偏置磁体17a的短边方向穿过其中心并且平行于长边方向L(长边)延伸，并且轴线C3'相对于第二偏置磁体17b的短边方向穿过其中心并且平行于长边方向L(长边)延伸。
图9A示出比较例1的偏置磁体117a、117b的示例性布置，并且图9B示出比较例2的偏置磁体217a、217b的示例性配置。在这些图中，相邻磁阻效应元件15a、15b之间在y方向上的距离D与图6所示的实施例相同。在图9A所示的比较例1中，第一偏置磁体117a和第二偏置磁体117b在物理上彼此干扰。这意味着，与图6相比，需要增加相邻磁阻效应元件15a、15b之间在y方向上的距离D，换言之，需要减少可以包括在每个元件阵列11至14中的磁阻效应元件15的数量。在图9B所示的比较例2中，尽管在第一偏置磁体217a与第二偏置磁体217b之间不存在干扰，但是均匀施加的偏置磁场的范围较窄，如参考图8A至图8D所述。换言之，在实施例中，能够确保沿长边方向L在较宽范围内均匀施加较大偏置磁场BB，并且有效地布置偏置磁体17。
图10A至图10D示出偏置磁体的各种变型。在任何变型中，所有偏置磁体都具有相同的形状。参考图10A，第一和第二偏置磁体21a、21b两者具有平行四边形截面。参考图10B，第一和第二偏置磁体22a、22b两者具有四边形截面。与另一偏置磁体22a或22b相对的侧面22d不垂直于元件相对侧22c，而与侧面22d相反的侧面22e垂直于元件相对侧22c。与元件相对侧22c相反的侧面22f平行于元件相对侧22c。参考图10C，第一和第二偏置磁体23a、23b两者是等腰三角形。元件相对侧23c是等腰三角形的底并且比另外两侧面23d、23e长。参考图10D，第一和第二偏置磁体24a和24b两者是直角三角形。元件相对侧24c是直角三角形的底并且比斜边24d短。图10B至图10D所示的变型偏置磁体和具有梯形截面的上述偏置磁体相对于与磁阻效应元件15a、15b的z方向中心线(第一中心线)平行并且穿过偏置磁体的重心的中心线(第二中心线)C4不旋转对称。不旋转对称被定义为当其以360xN度(N为自然数)以外的任何角度绕穿过形状重心的中心线旋转时截面与原始截面不重合的形状。
图11A至图13B示出具有布置在GMR元件附近的偏置磁体的磁传感器6的xy平面图，其中，感测电流在与层叠方向(z方向)垂直的y方向上流动。可以使用AMR元件来代替GMR元件。本实施例的磁阻效应元件具有在与施加于磁阻效应元件的外部磁场垂直的方向上延伸的长边轴线C5，并且多个偏置磁体沿长边轴线C5布置在磁阻效应元件上。磁阻元件通过未示出的引线串联连接。应当注意，也可以将图11A至图13B视为与xy平面平行并且投影有偏置磁体和磁阻效应元件的投影平面。
在图11A和图11B所示的示例中，磁传感器具有与磁阻效应元件35的上表面相对的第一偏置磁体37a和与磁阻效应元件35的上表面相对并且与第一偏置磁体37a相邻的第二偏置磁体37b。第一偏置磁体37a将偏置磁场BB1施加于磁阻效应元件35。偏置磁场BB1具有在使得分量抵消施加于磁阻效应元件35的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第二偏置磁体37b将偏置磁场BB2施加于磁阻效应元件35。磁场BB2具有在使得分量抵消施加于磁阻效应元件35的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第一偏置磁体37a具有与磁阻效应元件35相对的第一元件相对面38a、连接至第一元件相对面38a的第一侧面39a以及连接至第一元件相对面38a并且以锐角连接至第一侧面39a的第三侧面39c。第二偏置磁体37b具有与磁阻效应元件35相对的第二元件相对面38b、连接至第二元件相对面38b的第二侧面39b以及连接至第二元件相对面38b并且以锐角连接至第二侧面39b的第四侧面39d。如在z方向上看到的，偏置磁体37具有梯形截面形状。第一侧面39a和第二侧面39b彼此相对。优选地，第三侧面39c和第四侧面39d彼此平行。第一偏置磁体37a和第二偏置磁体37b布置在与第三和第四侧面39c、39d平行的公共轴线上，但是它们可以布置在彼此不同的轴线上。
在图12所示的示例中，磁传感器具有与第一磁阻效应元件45a的上表面相对的第一偏置磁体47a和与第二磁阻效应元件45b的上表面相对并且与第一偏置磁体47a相邻的第二偏置磁体47b。第一偏置磁体47a将偏置磁场BB1施加于第一磁阻效应元件45a。偏置磁场BB1具有在使得分量抵消施加于第一磁阻效应元件45a的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第二偏置磁体47b将偏置磁场BB2施加于第二磁阻效应元件45b。偏置磁场BB2具有在使得分量抵消施加于第二磁阻效应元件45b的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第一偏置磁体47a具有与第一磁阻效应元件45a相对的第一元件相对面48a、连接至第一元件相对面48a的第一侧面49a以及连接至第一元件相对面48a并且以锐角连接至第一侧面49a的第三侧面49c。第二偏置磁体47b具有与第二磁阻效应元件45b相对的第二元件相对面48b、连接至第二元件相对面48b的第二侧面49b以及连接至第二元件相对面48b并且以锐角连接至第二侧面49b的第四侧面49d。如在z方向上看到的，第一和第二偏置磁体47a、47b具有平行四边形截面形状。第一侧面49a和第二侧面49b彼此相对。优选地，第三侧面49c和第四侧面49d彼此平行。第一偏置磁体47a和第二偏置磁体47b布置在与第三和第四侧面49c、49d平行的公共轴线上，但是它们可以布置在彼此不同的轴线上。
在图13A和图13B所示的示例中，磁传感器具有与第一磁阻效应元件55a的上表面相对的第一偏置磁体57a和与第二磁阻效应元件55b的上表面相对并且与第一偏置磁体57a相邻的第二偏置磁体57b。第一偏置磁体57a将偏置磁场BB1施加于第一磁阻效应元件55a。偏置磁场BB1具有在使得分量抵消施加于第一磁阻效应元件55a的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第二偏置磁体57b将偏置磁场BB2施加于第二磁阻效应元件55b。偏置磁场BB2具有在使得分量抵消施加于第二磁阻效应元件55b的外部磁场的方向上的分量和与外部磁场垂直的分量。第一偏置磁体57a具有与第一磁阻效应元件55a相对的第一元件相对面58a、连接至第一元件相对面58a的第一侧面59a以及连接至第一元件相对面58a并且以锐角连接至第一侧面59a的第三侧面59c。第二偏置磁体57b具有与第二磁阻效应元件55b相对的第二元件相对面58b、连接至第二元件相对面58b的第二侧面59b以及连接至第二元件相对面58b并且以锐角连接至第二侧面59b的第四侧面59d。如在z方向上看到的，第一和第二偏置磁体57a、57b具有梯形截面形状。第一侧面59a和第二侧面59b彼此相对。优选地，第三侧面59c和第四侧面59d彼此平行。第一偏置磁体57a和第二偏置磁体57b布置在与第三和第四侧面59c、59d平行的公共轴线上，但是它们可以布置在彼此不同的轴线上。
在图11A和图11B所示的磁传感器中，偏置磁场BB1、BB2的强度在较宽范围内均匀分布，并且有效地布置偏置磁体37a、37b。在图12所示的磁传感器中，磁阻效应元件45a、45b可以以高密度布置，这是因为它们可以在x方向上彼此紧密布置。另外，由于偏置磁体47a、47b的平行四边形形状，所以可以防止由相互接触引起的相邻磁阻效应元件45a、45b之间的短路。在图13A和图13B所示的磁传感器中，磁阻效应元件55a、55b可以以高密度布置，这是因为它们可以以与图12所示的磁传感器相同的方式在x方向上彼此紧密布置。另外，由于偏置磁体57a、57b的平行四边形形状，所以可以防止由相互接触引起的相邻磁阻效应元件55a、55b之间的短路。此外，在图13A和图13B所示的磁传感器中，通过减小相邻磁阻效应元件55a、55b之间的距离可以增强布置效率。因此，通过增加磁阻效应元件55a、55b的数量可以更精确地检测磁场，以便减少输出变化。应当注意，在图11A至图13B的每个实施例中，偏置磁体相对于层叠方向与磁阻效应元件的上表面相对，但它们也可以相对于层叠方向与磁阻效应元件的下表面相对，或者它们可以与磁阻效应元件的上表面和下表面两者相对。上表面是从基板观察时的磁阻效应元件的背面，下表面是面向基板的一侧的表面。
尽管已经详细示出和描述了本发明的特定优选实施例，但应当理解，可以在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下进行各种改变和修改。
附图标记
1：照相机模块
2：壳体
3：磁体
4：透镜
5：透镜保持构件
6：磁传感器
7：线圈
8、9：弹性构件
9a、9b：导电构件
11至14：元件阵列
15、35：磁阻效应元件
16：引线
17、37、47、117、217：偏置磁体
17a、21a、22a、23a、24a：第一偏置磁体
17b、21b、22b、23b、24b：第二偏置磁体
18：元件相对面
18a：第一元件相对面
18a'：第一元件相对侧
18b：第二元件相对面
18b'：第二元件相对侧
19a：第一侧面
19a'：第一侧面侧
19b：第二侧面
19b'：第二侧面侧
151：自由层
152：间隔层
153：钉扎层
154：反铁磁性层
BB：偏置磁场
C1、C2：中心线
C3：公共轴线
C4：中心线
C5：长边轴线
D：相邻磁阻效应元件之间在y方向上的距离

Claims (18)

1.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
磁阻效应元件，根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；和
一对偏置磁体，设置在所述磁阻效应元件附近，并且将偏置磁场施加于所述磁阻效应元件，所述偏置磁场具有抵消施加于所述磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和与所述外部磁场垂直的分量，
所述偏置磁体在与所述外部磁场和所述偏置磁场两者平行的平面中具有伸长的截面，
在与所述伸长的截面平行并且所述偏置磁体和所述磁阻效应元件投影所在的投影平面中，所述偏置磁体包括元件相对侧，所述元件相对侧与所述磁阻效应元件相对并且沿长边方向延伸，所述偏置磁体在与所述长边方向垂直的方向上被磁化，并且所述元件相对侧比其它侧长。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述偏置磁体具有以锐角连接至所述元件相对侧的侧面侧。
3.根据权利要求2所述的磁传感器，其中，
所述偏置磁体的截面形状为梯形，其中，所述元件相对侧为所述梯形的长边。
4.根据权利要求2所述的磁传感器，还包括第一组和第二组，每组都由所述磁阻效应元件和所述一对偏置磁体组成，其中，所述第一组的偏置磁体中的任一个与所述第二组的偏置磁体中的任一个彼此相邻，并且所述第一组的偏置磁体中的所述任一个的侧面侧与所述第二组的偏置磁体中的所述任一个的侧面侧彼此相对。
5.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述元件相对侧比所述磁阻效应元件在所述长边方向上的宽度长1.5倍以上。
6.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
磁阻效应元件，根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；和
一对偏置磁体，设置在所述磁阻效应元件附近，并且将偏置磁场施加于所述磁阻效应元件，所述偏置磁场具有抵消施加于所述磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和与所述外部磁场垂直的分量，
随着所述偏置磁体的截面接近所述磁阻效应元件，所述偏置磁体的所述截面的面积逐渐增大，其中，所述截面平行于所述偏置磁体的与所述磁阻效应元件相对的表面。
7.根据权利要求6所述的磁传感器，其中，
所述一对偏置磁体相对于穿过所述磁阻效应元件的第一中心线旋转对称，并且每个偏置磁体相对于与所述第一中心线平行并且穿过所述偏置磁体的重心的第二中心线不旋转对称。
8.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述磁阻效应元件是TMR元件。
9.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述磁阻效应元件具有在与施加于所述磁阻效应元件的外部磁场垂直的方向上的长边轴线，并且多对偏置磁体沿所述长边轴线布置，使得所述偏置磁体与所述磁阻效应元件的上表面和/或下表面相对。
10.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
磁阻效应元件，根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；和
一对偏置磁体，设置在所述磁阻效应元件附近，并且将偏置磁场施加于所述磁阻效应元件，所述偏置磁场具有抵消施加于所述磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和与所述外部磁场垂直的分量，其中，
所述偏置磁体在与施加所述偏置磁场的方向平行的磁化方向上被磁化，并且在与所述外部磁场和所述偏置磁场两者平行的平面内，所述偏置磁体具有沿与磁化方向垂直的方向伸长的形状，
所述偏置磁体被成形为在所述平面中限制在垂直于所述磁化方向的方向上的所述磁化方向的弯曲，其中，所述弯曲由所述偏置磁体的伸长的形状引起的形状各向异性导致。
11.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件，每个磁阻效应元件都根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；
第一偏置磁体，设置在所述第一磁阻效应元件附近，对所述第一磁阻效应元件施加偏置磁场，其中，所述第一偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述第一磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量；和
第二偏置磁体，设置在所述第二磁阻效应元件附近，对所述第二磁阻效应元件施加偏置磁场，其中，所述第二偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述第二磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量，
所述第一偏置磁体包括与所述第一磁阻效应元件相对的第一元件相对面和以锐角连接至所述第一元件相对面的第一侧面，
所述第二偏置磁体包括与所述第二磁阻效应元件相对的第二元件相对面和以锐角连接至所述第二元件相对面的第二侧面，
所述第一侧面和所述第二侧面彼此相对。
12.根据权利要求11所述的磁传感器，其中，
所述第一元件相对面和所述第二元件相对面彼此平行。
13.根据权利要求12所述的磁传感器，其中，
所述第一偏置磁体和所述第二偏置磁体布置在与所述第一元件相对面和所述第二元件相对面平行的公共轴线上。
14.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
磁阻效应元件，根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；
第一偏置磁体，与所述磁阻效应元件的上表面和/或下表面相对，并且对所述磁阻效应元件施加偏置磁场，所述第一偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量；和
第二偏置磁体，与所述磁阻效应元件的上表面和/或下表面相对，与所述第一偏置磁体相邻，并且对所述磁阻效应元件施加偏置磁场，所述第二偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量，
所述第一偏置磁体具有：
与所述磁阻效应元件相对的第一元件相对面；
连接至所述第一元件相对面的第一侧面；和
连接至所述第一元件相对面并且以锐角连接至所述第一侧面的第三侧面，
所述第二偏置磁体具有：
与所述磁阻效应元件相对的第二元件相对面；
连接至所述第二元件相对面的第二侧面；和
连接至所述第二元件相对面并且以锐角连接至所述第二侧面的第四侧面，
所述第一侧面和所述第二侧面彼此相对。
15.一种磁传感器，其特征在于，
相对于外部磁体移动并且检测由所述外部磁体产生的外部磁场的变化，所述磁传感器包括：
第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件，每个磁阻效应元件都根据所述外部磁场的变化产生磁阻变化；
第一偏置磁体，与所述第一磁阻效应元件的上表面和/或下表面相对，并且对所述第一磁阻效应元件施加偏置磁场，所述第一偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述第一磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量；和
第二偏置磁体，与所述第二磁阻效应元件的上表面和/或下表面相对，与所述第一偏置磁体相邻，并且对所述第二磁阻效应元件施加偏置磁场，所述第二偏置磁体施加的偏置磁场具有抵消施加于所述第二磁阻效应元件的外部磁场的方向上的分量和垂直于所述外部磁场的分量，
所述第一偏置磁体具有：
与所述第一磁阻效应元件相对的第一元件相对面；
连接至所述第一元件相对面的第一侧面；和
连接至所述第一元件相对面并且以锐角连接至所述第一侧面的第三侧面，
所述第二偏置磁体具有：
与所述第二磁阻效应元件相对的第二元件相对面；
连接至所述第二元件相对面的第二侧面；和
连接至所述第二元件相对面并且以锐角连接至所述第二侧面的第四侧面，并且
所述第一侧面和所述第二侧面彼此相对。
16.根据权利要求14所述的磁传感器，其中，
所述第三侧面和所述第四侧面彼此平行。
17.根据权利要求16所述的磁传感器，其中，所述第一偏置磁体和所述第二偏置磁体布置在与所述第三侧面和所述第四侧面平行的公共轴线上。
18.一种照相机模块，其特征在于，
包括：
根据权利要求1至17中任一项所述的磁传感器；
外部磁体；
第一构件，包括透镜；和
第二构件，支撑所述第一构件，使得所述第一构件能够在所述透镜的光轴方向上相对移动，
所述磁传感器由所述第一构件或所述第二构件支撑，并且所述外部磁体由另一第一构件或另一第二构件支撑。
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