CN110741269B - 磁传感器以及电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的磁传感器是对给定的感磁方向(X)上的磁场进行感测的磁传感器(10)。磁传感器(10)具备形成有至少一个磁元件(3a，3b)的芯片(3)。感磁方向(X)上的芯片(3)的长度为与感磁方向(X)正交的正交方向(Y)上的芯片(3)的长度的2倍以上。

Description

磁传感器以及电流传感器
技术领域
本发明涉及对磁场进行感测的磁传感器以及具备磁传感器的电流传感器。
背景技术
专利文献1公开了一种用于使磁传感器的输出相对于磁场方向的正负的对称性变得良好的技术。在专利文献1的磁传感器中，偏置磁场产生部和磁阻元件形成在同一芯片上。在芯片上的偏置磁场产生部中，两个薄膜磁铁使异极对置并且隔开间隔地配置。专利文献1为了使来自偏置磁场产生用的薄膜磁铁的磁场方向和磁阻元件的偏置磁场方向高精度地一致，在该芯片上在两个薄膜磁铁所形成的磁场的中心附近配置了磁阻元件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-148301号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够降低对磁场进行感测的磁传感器中的角度偏离的磁传感器以及电流传感器。
用于解决课题的手段
本发明涉及的磁传感器是对给定的感磁方向上的磁场进行感测的磁传感器。磁传感器具备形成有至少一个磁元件的芯片。感磁方向上的芯片的长度为与感磁方向正交的正交方向上的芯片的长度的2倍以上。
本发明涉及的电流传感器具备磁传感器和导体。在导体安装磁传感器，且流过电流。磁传感器对由电流产生的磁场进行感测。
发明效果
根据本发明涉及的磁传感器以及电流传感器，通过感磁方向上的芯片的长度为正交方向上的芯片的长度的2倍以上，由此能够降低磁传感器中的角度偏离。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的电流传感器的立体图。
图2是表示实施方式1涉及的磁传感器的外观的立体图。
图3是表示实施方式1涉及的磁传感器的内部构造的图。
图4是表示磁传感器中的传感器芯片的配置例的图。
图5是表示传感器芯片中的磁元件的结构例的俯视图。
图6是对磁传感器中的磁元件的结构进行例示的电路图。
图7是对实施方式1涉及的电流传感器的结构进行例示的电路图。
图8是用于说明电流传感器的动作的图。
图9是用于说明电流传感器中的角度偏离的图。
图10是传感器芯片的仿真中的角度偏离和面积的曲线图。
图11是表示传感器芯片的芯片宽度和每单位面积的角度偏离的关系的曲线图。
图12是用于说明关于传感器芯片的芯片形状的数值分析的图。
图13是表示电流传感器中的导体的变形例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明涉及的磁传感器以及电流传感器的实施方式进行说明。
各实施方式为例示，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合，这是不言而喻的。在实施方式2以后，省略关于与实施方式1共同的事项的记述，仅针对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。
(实施方式1)
1.结构
关于实施方式1涉及的电流传感器以及磁传感器的结构，利用图1～3进行说明。图1是表示本实施方式涉及的电流传感器1的立体图。图2是表示本实施方式涉及的磁传感器10的外观的立体图。图3是表示磁传感器10的内部构造的图。
如图1所示，本实施方式涉及的电流传感器1具备汇流条2和磁传感器10。电流传感器1通过利用磁传感器10对汇流条2中流过的电流I所产生的磁场(以下称作“信号磁场”)进行感测，由此测定电流I。汇流条2是在长度方向(Y方向)上流过测定对象的电流I的导体的一例。以下，将汇流条2的宽度方向设为X方向，将长度方向设为Y方向，将厚度方向设为Z方向。
本实施方式的汇流条2在Y方向上的中途的一部分被分支为两个流路21、22。如图1中例示的那样，若电流I在汇流条2中沿着+Y朝向流动，则分流为+X侧的第1流路21和-X侧的第2流路22。分流后的各个电流在第1流路21和第2流路22双方中沿着+Y朝向流动。
磁传感器10例如通过粘接剂、螺丝、熔敷、焊接等而安装于汇流条2。磁传感器10配置在第1以及第2流路21、22间。第1流路21位于比磁传感器10更靠+Z侧，第2流路22位于比磁传感器10更靠-Z侧。将未安装于图1的汇流条2的状态的磁传感器10的外观示于图2。
如图2所示，磁传感器10具备封装件10a和端子10b。磁传感器10能够经由端子10b输出表示电流I的测定结果的信号，或者被供电。封装件10a是磁传感器10的壳体的一例。磁传感器10的封装方法没有特别限定，例如可以用树脂来模制，也可以是金属制的CAN封装件。将磁传感器10的封装件10a的内部构造示于图3。
图3对应于图2的B-B’剖面。B-B’剖面是沿着XY平面的磁传感器10的剖面。在图3中，省略了各种布线以及后述的运算部之类的详细的图示。
如图3所示，本实施方式涉及的磁传感器10具备传感器芯片3和偏置磁铁11、12。传感器芯片3能够经由各种电路等而与端子10b连接。
传感器芯片3是形成有对给定的感磁方向上的磁场进行感测的磁元件(详情后述)的芯片。传感器芯片3例如是矩形状，具有宽度以及深度(depth)。感磁方向在本实施方式中是沿着传感器芯片3的宽度的方向(宽度方向)。传感器芯片3的深度方向是相对于宽度方向的正交方向的一例。
在图3中，传感器芯片3的宽度方向对应于X方向，深度方向对应于Y方向。在本实施方式中，传感器芯片3的宽度采用比深度充分长的尺寸，由此降低磁传感器10中的传感器芯片3的角度偏离。关于传感器芯片3的结构的详情将后叙。
偏置磁铁11、12是用于对传感器芯片3的磁元件进行磁偏置的磁铁。以下，将从偏置磁铁11、12产生的磁场称作“偏置磁场”。作为偏置磁铁11、12，例如，能够使用铁氧体、SmCo等块磁铁或者各种各样的薄膜磁铁等。在本实施方式中，两个偏置磁铁11、12配置为隔着传感器芯片3对置(详情后述)。
如图2、3所示，在磁传感器10的封装件10a设置有安装部10c。如图1所示，安装部10c是用于沿着汇流条2的第1以及第2流路21、22安装磁传感器10的部分。
如图3所示，安装部10c被形成为在穿过传感器芯片3的宽度方向(X方向)上的中心位置的中心线上，从封装件10a向深度方向(Y方向)突出。换言之，磁传感器10的封装件10a的深度方向的长度在安装部10c比其他部分长。安装部10c例如设置在封装件10a的+Y侧和-Y侧这两侧。根据安装部10c，能够抑制磁传感器10相对于汇流条2的角度偏离或者旋转偏离。
1-1.关于传感器芯片
关于磁传感器10中的传感器芯片3的结构的详情，利用图4进行说明。图4是表示磁传感器10中的传感器芯片3的配置例的图。图4对应于图3中的传感器芯片3附近的放大图。
如图4中例示的那样，本实施方式中的传感器芯片3具备：在宽度方向上排列的两个磁元件3a、3b、和具有主面的基板30。基板30例如是硅基板，能够由各种晶片构成。传感器芯片3的宽度相对于传感器芯片3的深度例如设定为2倍以上且10倍以下。传感器芯片3被装配为基板30的主面与XY平面等的装配面平行。
第1以及第2磁元件3a、3b分别具有感测沿着基板30的主面的磁场的感磁区域R11、R12。感磁区域R11、R12在基板30上层叠磁性膜等而形成。在感磁区域R11、R12的周围设置有电极。也可以在感磁区域R11、R12以及各种电极之上设置SiO2等保护膜。例如，如图4所示，各个感磁区域R11、R12具有与传感器芯片3的深度方向相比在宽度方向上长的尺寸。例如，感磁区域R11、R12的宽度为感磁区域R11、R12的深度的2倍以上。
第1磁元件3a在磁传感器10安装于汇流条2的状态下(图1)，位于比第2流路22更靠第1流路21附近。此外，第2磁元件3b位于比第1流路21更靠第2流路22附近。通过将多个磁元件3a、3b形成于一个传感器芯片3，由此能够降低磁元件3a、3b的传感器特性间的特性偏差。此外，通过在相同的传感器芯片3上传递温度，由此还能够抑制磁元件3a、3b间的温度偏差。关于磁元件3a、3b的结构的详情将后叙。
在图4的例子中，偏置磁铁11、12分别具有在与各自的S极和N极排列的方向正交的方向上延伸的形状。两个偏置磁铁11、12被配置为各自的长度方向适当在容许误差的范围内与X方向平行。在两个偏置磁铁11、12间，一方的N极和另一方的S极对置。
在偏置磁铁11、12间，分布沿着Y方向的偏置磁场B0。根据将偏置磁场B0施加于各磁元件3a、3b的磁偏置，能够调整与所施加的方向交叉的方向的磁场被输入到各磁元件3a、3b的情况下的灵敏度。由此，能够设定磁传感器10的动态范围。
在图4的配置例中，传感器芯片3配置在Y方向上的两个偏置磁铁11、12间的中央的区域R1。区域R1具有遍及X方向均匀的偏置磁场B0的分布。通过使传感器芯片3沿着区域R1的X方向延伸，由此能够使各磁元件3a、3b的磁偏置均等化。此外，通过缩窄传感器芯片3的深度，由此能够缩小偏置磁铁11、12的间隔，谋求磁传感器10的小型化。
在传感器芯片3中，感磁区域R11、R12以外的区域的面积例如为主面的整个面积的20％以上。从进一步抑制传感器芯片3的旋转偏离的观点出发，感磁区域R11、R12以外的区域的面积也可以为主面的整个面积的30％以上、40％以上或者50％以上。
此外，传感器芯片3的主面上的电极也可以具有感磁区域R11、R12以外的区域中的50％以上的面积。通过增大电极的面积，由此能够降低电极的电阻值，降低磁元件3a、3b的驱动时的发热。此外，能够确保配线(wiring)等的接合部分的面积，能够提高对断线等的可靠性。
1-1-1.关于磁元件
关于传感器芯片3中的磁元件3a、3b的结构的详情，利用图5、6进行说明。第1以及第2磁元件3a、3b同样地构成。以下，对一方的磁元件3a的结构例进行说明。
图5是表示传感器芯片3中的磁元件3a的结构例的俯视图。图6是对磁传感器10中的磁元件3a的结构进行例示的电路图。图6表示图5的例子的磁元件3a的等效电路。
在图5的结构例中，磁元件3a具备多个磁阻元件31、32、33、34和多个电极焊盘35a、35b、35c。在本结构例中，电极焊盘35a～35c和磁阻元件31～34被配置为彼此在磁元件3a的感磁方向(X方向)上排列。
如图6所示，图5的例子的磁元件3a中的四个磁阻元件31～34构成全桥电路(惠斯通桥电路)。磁元件3a例如由电源电压Vdd进行恒压驱动。各个磁阻元件31～34例如是AMR(Anisotropic Magneto Resistance，各向异性磁阻)元件。
在本例中，四个磁阻元件31～34之中的第1以及第2磁阻元件31、32的串联电路、和第3以及第4磁阻元件33、34的串联电路被并联连接。在图5的结构例中，在各个串联电路(即半桥电路)设置有电极焊盘35a～35c。
磁元件3a的电源电压Vdd例如从图5的电极焊盘35a如图6所示被供给到第1以及第3磁阻元件31、33间的连接点。第2以及第4磁阻元件32、34间的连接点例如在图5的电极焊盘35b被接地。
第1以及第2磁阻元件31、32间的连接点具有电位S1p(图6)，并连接于两个电极焊盘35c(图5)之中的一方的电极焊盘35c。第3以及第4磁阻元件33、34间的连接点具有电位S1m，并连接于另一方的电极焊盘35c。各个电位S1p、S1m例如以Vdd/2为中点电位而变动。在本例中，磁元件3a作为基于两个电位S1p、S1m的差动信号而生成传感器信号S1。
第1以及第4磁阻元件31、34具有相对于输入到磁元件3a的磁场而增减倾向相同的磁阻值MR1、MR4。第2以及第3磁阻元件32、33具有增减倾向与第1以及第4磁阻元件31、34的磁阻值MR1、MR4相反的磁阻值MR2、MR3。
在图5的结构例中，第1以及第4磁阻元件31、34具有在共同的方向d1上往复的曲折形状。方向d1是相对于感磁方向(X方向)以45度的倾斜度倾斜(斜行)的方向。第2以及第3磁阻元件32、33是在与方向d1正交的方向d2上往复的曲折形状。各磁阻元件31～34例如在各自的曲折形状中，由磁性薄膜来形成延伸的部分，由导电构件等来形成折返的端部。
在图5的例子中，四个磁阻元件31～34在感磁区域R11(图4)中被配置为在宽度方向(X方向)上排列。此外，各磁阻元件31～34是多个部分阻值元件36经由连接电极37串联连接而构成的。各磁阻元件31～34的部分阻值元件36彼此在感磁方向上排列。
通过如上述那样的磁阻元件31～34的配置，如图4所示，本例的感磁区域R11在传感器芯片3的宽度方向上延伸。不限于本例，磁阻元件31～34能够适当地形成为感磁区域R11(图4)延伸。
以上的磁元件3a的结构是一例，不特别限定于此。例如，磁元件3a也可以由半桥电路构成。此外，磁阻元件31～34不限于AMR元件，例如也可以是GMR(Giant MagnetoResistance，巨磁阻)、TMR(Tunnel Magneto Resistance，隧道磁阻)、BMR(BalisticMagneto Resistance，直冲磁阻)、CMR(Colossal Magneto Resistance，庞磁阻)等的各种各样的MR元件。
此外，作为磁元件3a，也可以使用具有霍尔元件的磁元件、具有利用磁阻抗效应的MI(Magneto Impedance，磁阻抗)元件的磁元件或磁通门型磁元件等。此外，作为磁元件3a的驱动方法，也可以采用恒流驱动、脉冲驱动等。
1-2.电流传感器的电路结构
关于利用如以上那样的传感器芯片3中的两个磁元件3a、3b进行电流的测定的电流传感器1的电路结构，利用图7进行说明。图7是对本实施方式涉及的电流传感器1的结构进行例示的电路图。
在图7的例子中，电流传感器1具备两个磁元件3a、3b和运算部4。运算部4具备三个运算放大器41、42、43。三个运算放大器41～43分别具有固有的增益。
在本结构例中，第1磁元件3a中的电位S1p、S1m的连接点(图6)分别经由电极焊盘35c(图5)而与第1运算放大器41中的差动的输入端子连接。同样地，第2磁元件3b与第2运算放大器42中的差动的输入端子连接。
第1运算放大器41将来自第1磁元件3a的传感器信号S1进行差动放大，并生成放大结果的信号So1。第2运算放大器42将来自第2磁元件3b的传感器信号S2进行差动放大，并生成放大结果的信号So2。第1运算放大器41的输出端子和第2运算放大器42的输出端子分别与第3运算放大器43中的差动的输入端子连接。
第3运算放大器43将来自第1运算放大器41的信号So1和来自第2运算放大器42的信号So2进行差动放大，并生成输出信号Sout。输出信号Sout表示基于电流传感器1的电流的测定结果。第3运算放大器43例如具备增益以及/或者偏移的温度补偿电路。由此，能够进行电流传感器1的输出信号Sout的温度补偿。
以上的电流传感器1的电路结构是一例，不特别限定于此。例如，也可以除了第3运算放大器43的温度补偿电路之外或者取代于此，第1以及第2运算放大器41、42具备各种温度补偿电路。此外，第1以及第2磁元件3a、3b也可以分别具有单端的输出端子。在此情况下，可以取代第1以及第2运算放大器41、42而使用单端的放大器或者缓冲放大器等，也可以被省略。
此外，运算部4也可以包含用于实现电流传感器1的各种功能的各种半导体集成电路等。例如，运算部4也可以包含ASIC或FPGA等、设计为实现给定功能的专用的电子电路、能够重构的电子电路等的硬件电路。此外，运算部4也可以包含例如与软件协作来实现给定功能的CPU等。运算部4也可以包含闪存等内部存储器，也可以在内部存储器中保存各种数据以及程序等。运算部4能够由CPU、MPU、微型计算机、DSP、FPGA、ASIC等的各种各样的半导体集成电路构成。
运算部4例如与传感器芯片3等一起被装配在图2的封装件10a内部。运算部4以及传感器芯片3等可以装配在玻璃环氧基板、氧化铝基板等的各种基板上，也可以直接装配在封装件10a内的金属引线框。被装配的基板上的各部分的位置关系没有特别限定，能够考虑感磁方向适当地选择。
此外，传感器芯片3的磁元件3a、3b与引线框间的固定方法没有特别限定，但用芯片焊接剂进行固定的方法比较普遍。芯片焊接剂可以为导电性，也可以为非导电性。
2.动作
以下，对如以上那样构成的电流传感器1的动作进行说明。
2-1.电流的测定动作
关于本实施方式涉及的电流传感器1所进行的电流的测定动作，利用图8进行说明。图8是用于说明电流传感器1的动作的图。图8示出图1的A-A’剖面附近的各流路21、22以及各磁元件3a、3b。
在图8中，例示了在检测对象的电流沿着+Y朝向流经汇流条2时(参照图1)在第1流路21附近产生的信号磁场B1和在第2流路22附近产生的信号磁场B2。在汇流条2中，电流发生分流而流至第1流路21和第2流路22。由此，如图8所示，第1流路21附近的信号磁场B1环绕第1流路21的周围，第2流路22附近的信号磁场B2环绕第2流路22的周围。
在本实施方式涉及的电流传感器1中，在第1流路21和第2流路22中电流向相同朝向(例如+Y朝向)流动，因此第1流路21附近的信号磁场B1和第2流路22附近的信号磁场B2具有相同的环绕方向(例如顺时针方向)。由此，如图8所示，在第1以及第2流路21、22间的第1流路21附近的区域R21和第2流路22附近的区域R22中，通过各自的信号磁场B1、B2的X分量彼此成为相反朝向。
因此，在本实施方式的电流传感器1中，在如上述那样的第1流路21附近的区域R21配置第1磁元件3a，在第2流路22附近的区域R22配置第2磁传感器元件3b。由此，在两个磁元件3a、3b会输入彼此反相的信号磁场B1、B2。
第1磁元件3a作为第1流路21附近的信号磁场B1的检测结果而生成与所输入的磁场相应的传感器信号S1(参照图7)。第2磁元件3b作为第2流路22附近的信号磁场B2的检测结果而生成与所输入的磁场相应的传感器信号S2。
在此，可假设在输入到各磁元件3a、3b的磁场中，不仅包含信号磁场B1、B2，还包含如干扰磁场那样的噪声。可认为，这样的噪声通过使两个磁元件3a、3b的配置位置接近，从而对于各磁元件3a、3b以同相(相同朝向并且同等程度的大小)被输入。
因此，在本实施方式涉及的电流传感器1中，运算部4对两个磁元件3a、3b的感测结果的差动放大进行运算，将输出信号Sout作为电流的测定结果而输出。由此，能够将在各个磁元件3a、3b的感测结果中可能以同相包含的噪声抵消，使基于信号磁场B1、B2的电流的测定精度变得良好。
2-2.关于角度偏离
在如以上那样的电流传感器1的磁传感器10中，在将传感器芯片3装配为小型时等降低角度偏离变得重要。关于磁传感器10中的角度偏离，利用图9进行说明。图9是用于说明磁传感器10中的传感器芯片3的角度偏离的图。
如图9所示，可假设在磁传感器10中产生传感器芯片3的位置偏离Δd。例如，可假设在传感器芯片3通过芯片焊接机配置于偏置磁铁11、12之间时产生与芯片焊接机的监视器的1个像素等相应的位置偏离Δd。
根据位置偏离Δd，例如传感器芯片3相对于偏置磁场B0的方向的角度发生偏离，偏置磁场B0可能包含与感磁方向平行的分量。若位置偏离Δd所引起的角度偏离变大，则会产生偏置磁场B0向磁传感器10的误输入，或者导致信号磁场B1、B2的感测精度的下降。
因此，在本实施方式中，在磁传感器10的传感器芯片3中，采用在宽度方向即感磁方向上较长地延伸的形状。由此，即使如图9所示在传感器芯片3的深度方向上存在位置偏离Δd，也能够将与位置偏离Δd对应的角度偏离Δθ减小与传感器芯片3的宽度方向的长度相应的量。
如上所述，通过降低角度偏离Δθ，由此能够抑制偏置磁场B0的误输入。此外，能够提高输出信号Sout相对于电流的正负的对称性，提高信号磁场B1、B2的感测精度。此外，通过传感器芯片3的深度方向的长度短，由此能够缩小芯片面积，谋求磁传感器10的小型化。
关于如以上那样的传感器芯片3的形状所引起的角度偏离的降低等的效果，本申请发明人不断专心研究，并进行了仿真。以下，对本申请发明人的仿真进行说明。
2-2-1.关于仿真
针对本申请发明人关于磁传感器10的角度偏离进行的仿真，利用图9～12进行说明。
本申请发明人在使传感器芯片3的宽度(以下称作“芯片宽度”)变化的仿真中，对与给定的大小的位置偏离Δd(图9)对应的角度偏离Δθ进行了数值计算。在本仿真中，位置偏离Δd的大小考虑到一般的芯片焊接机的1个像素份的位置偏离而设定为10μm。此外，传感器芯片3的深度作为固定值而设定为5mm。将本仿真结果示于图10。
图10示出传感器芯片3的仿真中的角度偏离和面积的曲线图。在图10中，横轴将传感器芯片3的芯片宽度用相对于上述的深度(固定值)的倍率来表示。图中左侧的纵轴表示角度偏离[度]，右侧的纵轴表示传感器芯片3的面积[倍率]。传感器芯片3的面积的倍率将芯片宽度为1倍时作为基准。
图10的曲线图C1对应于图中左侧的纵轴，表示上述的仿真结果的角度偏离。根据曲线图C1，使传感器芯片3的芯片宽度越长，角度偏离越被降低。具体地，在传感器芯片3为正方形(倍率1倍)的情况下，角度偏离有0.1度以上。相对于此，若芯片宽度成为深度的2倍以上，则角度偏离被降低至0.05度。
图10的曲线图C2对应于图中右侧的纵轴，表示各种各样的芯片宽度下的传感器芯片3的面积。如曲线图C2那样，若使传感器芯片3的芯片宽度变长，则传感器芯片3的面积增大。从传感器芯片3的小型化以及来自晶片的获取个数的观点出发，传感器芯片3为小面积为宜。因此，关于能够在抑制传感器芯片3的面积增大的同时降低角度偏离的传感器芯片3的芯片宽度的倍率(纵横比)，本申请发明人进行了以下的数值计算。
图11是表示传感器芯片3的芯片宽度和每单位面积的角度偏离的关系的曲线图。图11的横轴与图10同样地表示传感器芯片3的芯片宽度。图11的纵轴表示将芯片宽度的倍率为1倍时作为基准的传感器芯片3的每单位面积的角度偏离的降低率[％]。
在图11的数值计算中，基于图10的曲线图C1、C2，将各个芯片宽度的传感器芯片3中的角度偏离换算为每单位面积的偏离量。关于换算后的偏离量，使用芯片宽度为深度的1倍时的偏离量来进行标准化，由此算出了每单位面积的角度偏离的降低率。
根据图11的计算结果，角度偏离的降低率在2倍附近具有陡峭的坡度，另一方面，坡度逐渐钝化。例如，通过将传感器芯片3的芯片宽度设定为深度的2倍以上且10倍以下，由此可得到芯片宽度为1倍时的75％以上的角度偏离的降低率，并且可将面积增大抑制在10倍以下。
芯片宽度的倍率能够从延长芯片宽度所引起的角度偏离的降低率的变化率(rateofchange)和传感器芯片3的面积的观点出发来适当地选择。例如，若传感器芯片3的芯片宽度为深度的2.5倍以上，则能够降低芯片宽度为1倍时的80％以上的角度偏离。若芯片宽度为3.5倍以上，则能够降低90％以上的角度偏离。若芯片宽度为4.5倍以上，则能够降低95％以上的角度偏离。
进而，本申请发明人从兼顾传感器芯片3的小面积化和角度偏离的降低的观点出发，进行了针对传感器芯片3的形状的数值分析。关于针对芯片形状的数值分析，利用图12进行说明。
图12的(a)是表示与芯片形状相应的角度偏离的曲线图。在图12的(a)中，曲线图C3表示在矩形的传感器芯片3中使芯片宽度发生了变化的情况下的每单位面积的角度偏离(偏离量)。曲线图C3中的传感器芯片3的深度如上述那样为固定。曲线图C4表示在正方形的芯片中使芯片宽度发生了变化的情况下的每单位面积的角度偏离。曲线图C4中的芯片的深度根据芯片宽度的大小而变化。
在图12的(a)的曲线图C3和曲线图C4中，在芯片宽度的倍率为1倍时，双方的芯片的形状以及面积一致。在各个芯片宽度的倍率大于1倍的情况下，曲线图C4具有比曲线图C3小的值(纵轴)。这可认为是由于正方形的芯片的面积变得比传感器芯片3的面积大。将与芯片宽度的倍率相应的曲线图C3和曲线图C4的差分示于图12的(b)。
图12的(b)表示每单位面积的角度偏离中的传感器芯片3的形状和正方形的芯片形状的形状差。根据图12的(b)，角度偏离的形状差(纵轴)在芯片宽度的倍率为1.5倍的附近变得最大，在2倍的附近具有拐点。关于角度偏离的形状差，芯片宽度越大于1.5倍则越减少，越接近2倍则越成为陡峭的坡度。关于角度偏离的形状差的坡度，芯片宽度越大于2倍则变得越缓和，逐渐接近“0”。可认为能够降低传感器芯片3的制造偏差。
根据以上的内容，可认为将传感器芯片3的形状设为在宽度方向上长的矩形的效果，在芯片宽度为2倍以上的情况下变得显著。例如，从传感器芯片3的制造偏差等的观点出发，传感器芯片3的芯片宽度也可以设定为1.5倍以上且6倍以下。此外，以上的各种分析结果也可以应用于传感器芯片3中的感磁区域R11、R12(图4)。
3.总结
如以上那样，本实施方式涉及的磁传感器10将传感器芯片3的宽度方向作为感磁方向，对感磁方向上的磁场进行感测。磁传感器10具备作为形成有至少一个磁元件3a、3b的芯片的一例的传感器芯片3。感磁方向(宽度方向)上的传感器芯片3的长度为与感磁方向正交的正交方向(深度方向)上的传感器芯片3的长度的2倍以上。
根据以上的磁传感器10，通过将传感器芯片3的宽度延长至深度的2倍以上，由此能够降低磁传感器10中的角度偏离。
感磁方向上的传感器芯片3的长度、即传感器芯片3的宽度也可以为正交方向上的传感器芯片3的长度、即传感器芯片3的深度的2.5倍以上。传感器芯片3的宽度也可以为传感器芯片3的深度的3.5倍以上，还可以为4.5倍以上。由此，能够进一步降低磁传感器10中的角度偏离。
在本实施方式中，传感器芯片3具有构成磁元件3a、3b的感磁区域R11、R12。感磁区域R11、R12在传感器芯片3上沿感磁方向延伸。感磁区域R11、R12的宽度可以为深度的2倍以上，也可以为2.5～4.5倍以上。
此外，在本实施方式中，两个磁元件3a、3b在传感器芯片3上沿感磁方向排列配置。磁元件3a、3b具有在感磁方向上倾斜的曲折形状。磁元件3a、3b包含构成桥电路的多个磁阻元件31～34。多个磁阻元件31～34也可以在传感器芯片3上沿感磁方向排列配置。
此外，在本实施方式中，磁传感器10还具备对磁元件3a、3b通电的电极焊盘35a～35c。电极焊盘35a～35c和磁元件3a、3b在传感器芯片3上沿感磁方向排列。由此，能够将传感器芯片3构成为沿感磁方向延伸。
此外，在本实施方式中，磁传感器10还具备在正交方向上与传感器芯片3相邻地配置的磁铁11、12。通过磁铁11、12，能够进行正交方向上的传感器芯片3的磁偏置。根据本实施方式的传感器芯片3，能够抑制偏置磁场B0的误输入，提高磁传感器10的输出的直线性。磁传感器10的磁铁的个数不特别限定于两个，也可以为三个以上，还可以为一个。
此外，本实施方式涉及的电流传感器1具备磁传感器10和作为流过电流的导体的一例的汇流条2。在汇流条2安装磁传感器10。磁传感器10对由电流产生的信号磁场B1、B2进行感测。根据本实施方式的电流传感器1，能够降低相对于由电流产生的信号磁场B1、B2的方向的角度偏离。
此外，在本实施方式中，汇流条2具有流过电流的两个流路21、22。在磁传感器10中两个磁元件3a、3b沿感磁方向排列，使得分别与两个流路21、22对置。通过用两个磁元件3a、3b来感测两个流路21、22的周围的信号磁场B1、B2，由此能够将同相噪声抵消而使电流的测定精度变得良好。
此外，在本实施方式中，设置有从磁传感器10向正交方向突出且安装于汇流条2的安装部10c。根据安装部10c，能够抑制在汇流条2安装了磁传感器10时的角度偏离。
(其他实施方式)
在上述的实施方式1中，作为电流传感器1的流过测定对象的电流的导体的一例，对图1的汇流条2进行了说明。电流传感器1中的导体不限于此，能够使用各种各样的导体。关于电流传感器1中的导体的变形例，利用图13进行说明。
图13是表示电流传感器中的变形例的导体2A的立体图。本变形例的导体2A在图1的汇流条2设置有基于给定的形状加工的定位部23。根据定位部23，在电流传感器1中将磁传感器10安装于导体2A时，能够作为安装磁传感器10的方向的基准来使用。
例如，如图13所示，定位部23也可以在两个流路21、22间形成为沿着Y方向的狭缝。定位部23的形状加工没有特别限定，例如也可以是锪孔、凹痕等。
如以上那样，也可以在电流传感器1的导体2A设置成为安装磁传感器10的基准的定位部23。由此，能够进一步降低磁传感器10相对于导体2A的角度偏离。
此外，在图1、13中，说明了在Y方向上的中途的一部分分支为两个流路21、22的导体2、2A，但不限于此，例如也可以使用两个流路分离为两股的导体。此外，也可以使用不特别具有两个流路的导体。在此情况下，例如既可以使用隔着导体而对置的两个磁元件，也可以使用一个磁元件来构成电流传感器。
此外，在上述的各实施方式中，说明了设置有两个磁元件3a、3b的传感器芯片3。不限于此，设置于传感器芯片3的磁元件的个数可以为一个，也可以为三个以上。
此外，在上述的各实施方式中，说明了通过封装件10a封装了传感器芯片3的磁传感器10。本实施方式涉及的磁传感器也可以不特别具有封装件10a，例如也可以由传感器芯片3单体来构成磁传感器。例如，传感器芯片3的各种电极等也可以构成磁传感器的输入输出用的端子。

Claims (14)

1.一种磁传感器，对给定的感磁方向上的磁场进行感测，其中，
所述磁传感器具备形成有至少一个磁元件的芯片，该芯片是具有宽度以及深度的矩形状，
所述芯片的宽度是所述感磁方向即宽度方向上的所述芯片的长度，所述芯片的深度是与所述感磁方向正交的正交方向即深度方向上的所述芯片的长度，所述芯片配置在所述深度方向上的两个偏置磁铁间的中央的区域，
所述感磁方向上的所述芯片的长度为所述正交方向上的所述芯片的长度的2倍以上。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述感磁方向上的所述芯片的长度为所述正交方向上的所述芯片的长度的2.5倍以上。
3.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述感磁方向上的所述芯片的长度为所述正交方向上的所述芯片的长度的3.5倍以上。
4.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述感磁方向上的所述芯片的长度为所述正交方向上的所述芯片的长度的4.5倍以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
所述芯片具有构成所述磁元件的感磁区域，
所述感磁区域在所述芯片上沿所述感磁方向延伸。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
两个磁元件在所述芯片上沿所述感磁方向排列配置。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
所述磁元件包含构成桥电路的多个磁阻元件，
所述多个磁阻元件在所述芯片上沿所述感磁方向排列配置。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
所述磁元件具有在所述感磁方向上倾斜的曲折形状。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
还具备对所述磁元件通电的电极焊盘，
所述电极焊盘和所述磁元件在所述芯片上沿所述感磁方向排列。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其中，
还具备在所述正交方向上与所述芯片相邻地配置的磁铁。
11.一种电流传感器，具备：
权利要求1～10中任一项所述的磁传感器；和
导体，安装所述磁传感器，且流过电流，
所述磁传感器对由所述电流产生的磁场进行感测。
12.根据权利要求11所述的电流传感器，其中，
所述导体具有流过所述电流的两个流路，
在所述磁传感器中两个磁元件沿所述感磁方向排列，使得分别与所述两个流路对置。
13.根据权利要求11或12所述的电流传感器，其中，
设置了安装部，所述安装部从所述磁传感器向所述正交方向突出且安装于所述导体。
14.根据权利要求11或12所述的电流传感器，其中，
在所述导体设置了成为安装所述磁传感器的基准的定位部。
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