CN1776432A - 加速度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种加速度传感器包括：壳体构件；连接着所述壳体构件的弹簧构件，所述弹簧构件在所要探测的加速度的至少一个方向上具有自由度；一个重物及磁场生成构件，其固定在所述弹簧构件上；以及至少一个磁场探测传感器，其连接着所述壳体构件，以便面对所述重物及磁场生成构件。所述至少一个磁场探测传感器设置了至少一个多层磁阻效应元件，该元件包括一个磁化固定层和一个磁化自由层。当没有加速度施加时，从重物及磁场生成构件对至少一个多层磁阻效应元件施加的磁场的方向垂直于至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面。

Description

加速度传感器
优先权要求
本申请书要求2004年11月18日提交的日本专利申请第2004-334396号的优先权，该专利申请在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及带有至少一个磁阻效应元件的加速度传感器，并涉及带有加速度传感器的磁盘驱动装置。
背景技术
在移动式设备例如漫游式个人电脑、手机以及其他移动式装置中，设置了带有振动传感器(shock sensor)的磁盘驱动装置或硬盘驱动器。该振动传感器发出信号，以便在掉落冲击力(drop impact)施加于硬盘驱动器时即刻中断写电流，从而避免已写入磁记录介质或硬盘的数据被破坏。
无论某种冲击力施加与否，振动传感器都只是用于探测。所以，在某种程度上就能防止由于掉落冲击力而导致的已写入数据被破坏，但不可能防止因掉落冲击力所导致的硬盘表面所带磁头被碰撞，且因此也不可能防止硬盘损坏以及可能引起的磁头断裂。
为了可靠地防止数据被破坏以及磁头和硬盘被损坏，必须在硬盘驱动器落下而发生掉落冲击力之前的瞬间探测到，并使磁头从硬盘表面缩回。可以通过改变重力加速度而探测到此种落下瞬间。
日本专利公开文本第02-248867A号公开了一种压电型加速度传感器，其用于通过改变弹簧的应力而探测重力加速度的微小变化。这种传感器具有处于双音叉振动器中的弹簧、由弹簧支承的重物，以及连接着弹簧的压电元件，该元件用于探测由重物施加于弹簧的应力所发生的变化。
美国专利第5747991号公开了一种静电电容型加速度传感器，其用于探测因重物位移而引起的重力加速度的微小变化。这种传感器具有彼此面对的活动电极与静电电极，以便探测由于加速度引起的活动电极与静电电极之间距离改变而导致的静电电容变化。
此种已知的压电型加速度传感器或静电电容型加速度传感器需要具有电极，以便析取弹簧上或连接着弹簧的重物上的探测信号，并使测深索(lead line)电连接着电极。因此，由于测深索连接着电极，该传感器的结构就复杂了。还有，当弹簧和重物小型化时，此种测深索的配线过程就极难。另外，当所施加的冲击力超过数值时，形成于小型化弹簧或重物上的测深索可以导致弹簧断裂，且阻止弹簧移动而干扰传感器提高敏感度。当加速度传感器较小时，往往就会出现这种情况。
美国专利第6131457号公开了一种加速度传感器，其可以用常规压电型加速度传感器和静电电容型传感器解决上述问题。此种传感器具有包括了质点的磁体，该磁体安装在振动器上，该振动器具有三维自由度和与Z轴成一直线的轴线，以及4个或更多个位于X轴和Y轴上的探测器磁阻效应元件，这些元件的中心沿着一同心圆的周边分布，而该同心圆处于垂直相交的坐标轴的原点周围。因此，该传感器就能通过由于磁场振动所引起的X轴上两个探测元件之间输出电压的相对压差，顺着X轴的方向探测每个加速度；通过由于磁场振动所引起的Y轴上两个探测元件之间输出电压的相对压差，顺着Y轴的方向探测每个加速度；以及通过所有探测元件的总的输出电压之和而顺着Z轴方向探测加速度。
根据美国专利第6131457号所公开的加速度传感器，不必要在弹簧或在重物上形成电极，于是，该传感器的结构就简单了。然而，由于带有单层结构磁阻效应材料的各向异性磁阻效应元件被用于每个磁场探测元件，就必须使用两个或更多个探测元件以便顺着单一条轴的方向探测加速度。因此，此种加速度传感器就要求大量的探测元件，于是导致传感器本身的小型化极为困难。还有，许多探测元件的配线导致传感器的结构复杂了。另外，采用各向异性磁阻效应元件降低了磁场的敏感度，从而难以提供敏感度较高的加速度传感器。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种结构极为简单且尺寸极为小型化的加速度传感器，并提供一种带有此种加速度传感器的磁盘驱动装置。
本发明的另一个目的是提供一种加速度传感器，从而即使其结构极为简单，也可期望其具有高敏感度的加速度探测功能，并提供一种带有此种加速度传感器的磁盘驱动装置。
根据本发明，加速度传感器包括：壳体构件；连接着壳体构件的弹簧构件，该弹簧构件顺着所要探测的加速度的至少一个方向具有自由度；固定在弹簧构件上的重物及磁场生成构件；以及至少一个磁场探测传感器，其连接在壳体构件上，面对着重物及磁场生成构件。至少一个磁场探测传感器设置有至少一个多层磁阻效应元件，该元件包括一个磁化固定层和一个磁化自由层。当没有加速度施加时，从重物及磁场生成构件施加在至少一个多层磁阻效应元件上的磁场的方向与至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面(a lamination plane)相垂直。
偏压磁场从固定在弹簧构件上的重物及磁场生成构件应用于多层磁阻效应元件的叠层平面。于是，当磁化向量强度顺着磁化自由层的方向时，重物及磁场发生元件的倾斜就被高度敏感地探测到，而此种倾斜是由于施加了的加速度所产生的转矩与主要是由于弹簧构件扭转所产生的斥力这二者之间的平衡所引起的。因为磁化向量是被带有至少一个多层磁阻效应元件的磁场探测传感器探测到的，而该元件包括一个磁化固定层和一个磁化自由层，例如巨磁阻效应(giantmagnetoresistive effect，缩写为GMR)或隧道磁阻效应(tunnelmagnetoresistive effect，缩写为TMR)元件，所以，所要探测的每个方向上的加速度的量以及正负情况，就能被每个磁场探测传感器探测到。因此，就可减少磁场探测传感器的数量，并使每个磁场探测传感器的结构极为简化，以致加速度传感器的总体尺寸极为小型化。另外，由于巨磁阻效应元件或隧道磁阻效应元件的磁场变化相当敏感，就可望达到高敏感度的加速度探测。
另外，由于不必在弹簧上和重物及磁场生成构件上形成电极，就可简化配线结构。还有，由于来自重物及磁场生成构件的偏压磁场应用于磁场探测传感器，这种加速度传感器对于可能产生的外部电场以及应用于该电场的磁场就敏感。此外，由于阻抗低，与压电型加速度传感器以及静电电容型加速度传感器相比起来，符合本发明的加速度传感器相对而言就不会受到外界干扰的影响。
弹簧构件最好具有围绕着至少两条轴线转动的自由度。
还有，弹簧构件最好包括至少两个能够扭转的支承臂部分，并包括由该两个支承臂部分所支承的一个活动部分。重物及磁场生成构件就固定在所述活动部分上。
在此情况下，弹簧构件的至少两个支承臂部分最好包括沿着一条轴延伸的两根支承臂，且该两根支承臂的各自一个末端固定在壳体构件上，而该两根支承臂的各自另外那个末端连接着活动部分。弹簧构件的至少两个支承臂部分最好还包括沿着互相垂直的两条轴而延伸的4根支承臂，且该4根支承臂的各自一个末端固定在壳体构件上，而该4根支承臂的各自另外那个末端连接着活动部分。
弹簧构件最好布置成与至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面平行或垂直。
重物及磁场生成构件最好固定在弹簧构件的一个表面上，从而把施加于该表面上的加速度转换为转矩。
重物及磁场生成构件最好是永磁体。
还有，至少一个磁场探测传感器最好是单个磁场探测传感器，且该单个磁场探测传感器包括至少一个多层磁阻效应元件，该元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向。
另外还有，至少一个磁场探测传感器最好是多个磁场探测传感器，且每个该多个磁场探测传感器均包括至少一个多层磁阻效应元件，该元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向。在此情况下，与磁场探测传感器对应的多层磁阻效应元件最好顺着与所要探测的加速度的方向相平行的相反方向而被磁化。还有，多个磁场探测传感器最好是两个磁场探测传感器，且该两个磁场探测传感器中的多层磁阻效应元件分别顺着互相垂直的两个方向而被磁化。
最好每个磁场探测传感器均包括单个多层磁阻效应元件，该元件具有沿着与叠层平面的磁化方向相垂直的方向而延伸的一个线性部分。
还有，最好每个磁场探测传感器均包括多个多层磁阻效应元件，每个所述元件均具有沿着与叠层平面的磁化方向相垂直的方向而延伸的一个线性部分，且所述多个多层磁阻效应元件彼此串联连接。
最好每个多层磁阻效应元件都是巨磁阻效应元件。
根据本发明，磁盘驱动装置可以包括上述加速度传感器。
从对于以附图显示的本发明推荐实施例的下述说明中，就会清楚地了解本发明的其他目的和优点。
附图说明
图1是斜视图，概略地显示作为例子的其中组装有加速度传感器的磁盘驱动装置的整个结构；
图2a和2b是分解斜视图和斜视图，概略地显示符合本发明推荐实施例加速度传感器的整个结构；
图3是斜视图，显示图2所示实施例中弹簧构件的细部结构；
图4的视图显示图2所示实施例中加速度传感器的操作情况；
图5的视图显示磁阻效应阻抗变化与关于旋转阀(spin valve)巨磁阻效应元件叠层平面的应用磁场角度相对的特征；
图6a和6b是分解斜视图和斜视图，概略地显示符合本发明的又一实施例加速度传感器的整个结构；和
图7的斜视图显示符合本发明的一个修改型中的弹簧构件细部结构。
具体实施方式
图1概略地显示作为例子的其中组装有加速度传感器的磁盘驱动装置的整个结构。该磁盘驱动装置是微型硬盘驱动器装置，其使用至少一个磁盘例如2.5英寸、1.8英寸、1.3英寸或1.0英寸甚或更小尺寸的磁盘。此种微型硬盘驱动器装置可以是组装在移动式设备例如漫游式个人电脑、手机、数字音响播放器或其他移动式装置中，或者组装在其本身用作移动式存储器即活动硬盘驱动器的硬盘驱动器装置中。
在显示磁盘驱动装置未遮盖状态的该图纸中，附图标记10表示由运行中的主轴电机而转动的磁盘；10a表示没有写入数据的退缩区，磁头一旦被探测到是掉落时就进入该区；11表示磁头万向接头组件(head gimbal assembly，缩写为HGA)，其顶端部分带有面对着运行中的磁盘10的磁头；12表示软性印刷电路，这是一个电连接着磁头的引导导线构件(lead conductor member)；13表示支承臂，其用于支承磁头万向接头组件11；14表示音圈电机，这是一个通过枢转轴15周围的支承臂13而使磁头定位的传动器；16表示一个斜面，支承臂13的套爪(tub)13a爬在该斜面上，以便一旦探测到掉落时就把磁盘从磁盘表面上提升起来；以及17与18分别表示加速度传感器与电路板，该传感器安装在该电路板上。
图2a和2b概略地显示符合本发明推荐实施例加速度传感器的整个结构，且图3显示这一实施例中弹簧构件的细部结构。
如图2a和2b所示，这一实施例中的加速度传感器用于探测顺着X轴和Y轴方向的加速度，且该传感器具有弹簧构件21、用作磁场源及重物的永磁体22以及两块磁场探测传感器芯片23和24，它们都容纳在壳体构件20中。
壳体构件20具有形状为矩形桶状的主体20a、平面形状的底座20b以及平面形状的盖子20c。主体20a的两个开口由底座20b和盖子20c所覆盖，以便密封壳体构件20。
用于探测X轴方向加速度的传感器芯片23和用于探测Y轴方向加速度的传感器芯片24安装在底座20b上。在底座20b上还有连接垫片20d和20e，以及连接垫片20f和20g，它们对应地以金属线结合在传感器芯片23的端电极23b和23c以及传感器芯片24的端电极24b和24c上。
这些连接垫片20d、20e、20f以及20g分别电连接着形成于壳体构件20外表面上的外部终端25a、25b、25c以及25d。
在用于探测X轴方向加速度的传感器芯片23中，有多个旋转阀巨磁阻效应元件23a相互平行地形成。每个旋转阀巨磁阻效应元件23a具有沿着与X轴方向垂直的方向(Y轴方向)而延伸的线性部分。这些旋转阀巨磁阻效应元件23a彼此串联地连接着，且这些串联连接的元件的两端都分别电连接着端电极23b与23c。
每个旋转阀巨磁阻效应元件23a均具有多层结构，该结构主要是由磁化固定层、无磁性空间层以及磁化自由层构成，而磁化固定层由一个抗铁磁材料的钉固层(pin layer)和一个铁磁材料被钉固层(pinned layer)所构成，磁化自由层则是铁磁材料层。磁化的被钉固层顺着与自由层的延伸方向相垂直的方向而被固定。也就是说，用于探测X轴方向上加速度而磁化的传感器芯片23被顺着X轴方向固定。
在用于探测Y轴方向加速度的传感器芯片24中，有多个旋转阀巨磁阻效应元件24a相互平行地形成。每个旋转阀巨磁阻效应元件24a具有沿着与Y轴方向垂直的方向(X轴方向)而延伸的线性部分。这些旋转阀巨磁阻效应元件24a彼此串联地连接着，且这些串联连接的元件的两端都分别电连接着端电极24b与24c。
每个旋转阀巨磁阻效应元件24a均具有多层结构，该结构主要是由磁化固定层、无磁性空间层以及磁化自由层构成，而磁化固定层由一个抗铁磁材料的钉固层和一个铁磁材料被钉固层所构成，磁化自由层则是铁磁材料层。磁化的被钉固层顺着与自由层的延伸方向相垂直的方向而被固定。也就是说，用于探测Y轴方向上加速度而磁化的传感器芯片24被顺着Y轴方向固定。
在此实施例中，传感器芯片23和24分别具有多个旋转阀巨磁阻效应元件23a和24a。然而，在修改型中，每个传感器芯片均可以具有单个旋转阀巨磁阻效应元件。在后一种情况下，每个旋转阀巨磁阻效应元件均可以按螺旋模式(serpentine pattern)形成，带有沿着Y轴或X轴方向延伸的线性部分。
弹簧构件21由例如镍铁、镍或其他材料所制薄膜磁性板，例如不锈钢所制薄板或者例如聚酰亚胺所制薄树脂板形成，其具有如图3所示形状。更具体地说，弹簧构件21形成为带有矩形外框部分21a，该部分被包夹并固定在壳体构件20的主体20a与盖子20c之间；还带有4个条状支承臂部分21b、21c、21d以及21e，这些条状部分的各自一个末端与相应的外框部分21a的框边缘的中央连接为一整体，且这些条状部分能够扭转；以及带有活动部分21f，该部分位于弹簧构件21的中央，并与支承臂部分21b、21c、21d以及21e的各自另外那个末端连接为一整体。因此，弹簧构件21构成了4个方向伸展的弹簧，其中，活动部分21f顺着4个方向伸展。支承臂部分21b和21d与支承臂部分21c和21e分别沿着互相垂直的X轴与Y轴而延伸。在此实施例中，活动部分21f为圆形的。然而，在修改型中，活动部分可以形成为矩形或其他形状的。
用作重物及磁场生成构件的永磁体22固定在弹簧构件21活动部分21f一个表面的中央，以便面对传感器芯片23和24。当没有加速度施加时，来自永磁体22的磁场或偏压磁场顺着与叠层平面相垂直的方向而应用于旋转阀巨磁阻效应元件23a和24a。在此实施例中，永磁体22形成为长方体形状的。然而，在修改型中，该永磁体也可以形成为筒形形状或其他形状的。
图4显示此实施例中加速度传感器的操作情况。在下文中，顺着X轴对加速度的探测就是参考这幅图纸予以说明。
如图4所示，永磁体22的重心或重物中心WC22与弹簧构件21的枢心(pivot center)PC21相偏离。因此，当横向方向例如X轴方向的加速度F被施加时，这一加速度F就被转换成围绕着支承臂21c和21e转动的力矩。
由于支承臂部分21c和21e扭转而形成的这种转矩和斥力以及由于支承臂部分21b和21d弯曲和伸展而形成的斥力，被达到平衡。在此情况下，由于扭转而形成的斥力占主导地位。其结果是，磁体22相对于X轴而偏斜一个微小的角度θ，且因而使偏压磁场的方向改变，从与旋转阀巨磁阻效应元件叠层平面相垂直的方向改变为与X轴方向成角度θ。
因为用于探测X轴方向上加速度的传感器芯片23中的旋转阀巨磁阻效应元件是顺着X轴被磁化的，该巨磁阻效应元件就极为敏感地回应这一成角度θ的变化，并突然改变其磁阻效应的阻抗。
图5显示磁阻效应阻抗变化与关于旋转阀巨磁阻效应元件叠层平面的应用磁场角度相对的特征。在该图中，横轴代表应用磁场或偏压磁场与自由层沿着延伸的那个方向之间的角度(度数)，所述方向与磁化方向相垂直，而纵轴代表磁阻效应阻抗(Ω)。
从图纸中会看到，旋转阀巨磁阻效应元件的磁阻效应阻抗依据偏压磁场中略微变化的约90度的角度而会大大改变。因为相对于X轴的偏压磁场微小角度变化θ对应于90度±θ，永磁体22的微小偏斜就被析取为磁阻效应阻抗的变化。磁阻效应阻抗的这一变化不仅是角度量的变化，而且是角度正负方向的变化。
与此相似，对于Y轴方向上加速度的探测，是由传感器芯片24执行的。
当磁化向量被探测时，每个方向上要被探测的加速度的量及正负情况就可由每个传感器芯片23与24来传感。所以，就能减少磁场探测传感器芯片的数量，而且能够极为简化每个传感器芯片的结构，使加速度传感器总体尺寸极为小型化。另外，由于旋转阀巨磁阻效应元件对于磁场变化相当敏感，就可望进行高度敏感的加速度探测。
还有，根据这一实施例，由于不必在弹簧构件21和永磁体22上形成电极，就能使配线结构简化。而且，由于来自永磁体22的偏压磁场应用于传感器元件，该加速度传感器对于可能产生的外部电场以及应用于该电场的磁场就敏感。此外，由于阻抗低，与压电型加速度传感器以及静电电容型加速度传感器相比起来，此实施例的加速度传感器相对而言就不会受到外界干扰的影响。
当很强的外力施加于这种加速度传感器时，就会有大的应力施加于弹簧构件21。然而，假如所设计的弹簧构件21与壳体构件20之间的空间狭窄，例如约为0.1mm，那么，该壳体构件20就会作为限制器而起运行，以限制弹簧的过度伸展，且因此就可以防止弹簧构件切断或断裂。
虽然仅仅是举例，但是，当弹簧构件21由金属材料例如NiFe和Ni所制薄膜板形成时，该板的厚度约为4μm，且支承臂部分的宽度约为12μm。在此情况下，永磁体22的偏斜度θ就会在约0.2至1.0度范围内，且当1G加速度施加时，就可以获得几个mV输出信号。
图6a和6b概略地显示符合本发明的又一实施例加速度传感器的整个结构。
如图6a和6b所示，此实施例的加速度传感器用于探测Z轴方向上的加速度，且其具有弹簧构件61、用作磁场源也用作重物的永磁体62以及单块磁场探测传感器芯片63，它们都容纳在壳体构件60中。
壳体构件60具有带有U形部分的上盖60a、平面形状的底座60b以及平面形状的侧盖60c和60d。上盖60a的底部开口由底座60b所遮盖，且上盖60a的侧部开口由侧盖60c和60d所遮盖，以便密封壳体构件60。
用于探测Z轴方向上加速度的传感器芯片63安装在底座60b上。在底座60b上，还有连接垫片60e和60f，它们对应地以金属线结合在传感器芯片63的端电极63b和63c上。
这些连接垫片60e和60f分别电连接着形成于壳体构件60外表面上的外部终端65a和65b。
在用于探测Z轴方向上加速度的传感器芯片63中，形成了互相平行的多个旋转阀巨磁阻效应元件63a。每个旋转阀巨磁阻效应元件63a均具有沿着与Z轴相垂直的方向(例如图6a所示的X轴方向)而延伸的线性部分。这些旋转阀巨磁阻效应元件63a彼此串联地连接着，且串联连接的这些元件的两端分别电连接着端电极63b和63c。在修改型中，每个旋转阀巨磁阻效应元件可以具有沿着与Z轴相垂直的Y轴而延伸的线性部分。
每个旋转阀巨磁阻效应元件63a均具有多层结构，该结构主要是由磁化固定层、无磁性空间层以及磁化自由层构成，而磁化固定层由一个抗铁磁材料的钉固层和一个铁磁材料被钉固层所构成，磁化自由层则是铁磁材料层。磁化的被钉固层顺着与自由层的延伸方向相垂直的方向而被固定。也就是说，在此例中用于探测Z轴方向上加速度而磁化的传感器芯片63被顺着Y轴方向固定。在变型中，用于探测Z轴方向上的加速度而磁化的传感器芯片被顺着X轴方向固定。
在此实施例中，传感器芯片63具有多个旋转阀巨磁阻效应元件63a。然而，在修改型中，传感器芯片可以具有单个旋转阀巨磁阻效应元件。在后一种情况下，旋转阀巨磁阻效应元件可以按螺旋模式形成，带有沿着X轴方向延伸的线性部分。
弹簧构件61由例如镍铁(NiFe)、镍(Ni)或其他材料所制薄膜磁性板，例如不锈钢所制薄板或者例如聚酰亚胺所制薄树脂板形成，其具有如图6a所示形状。更具体地说，弹簧构件61形成为带有矩形外框部分61a，该部分被包夹并固定在壳体构件60的上盖60a与侧盖60c之间；还带有4个条状支承臂部分61b、61c、61d以及61e，这些条状部分的各自一个末端与相应的外框部分61a的框边缘中央连接为一整体，且这些条状部分能够扭转；以及带有活动部分61f，该部分位于弹簧构件61的中央，并与支承臂部分61b、61c、61d以及61e的各自另外那个末端连接为一整体。因此，弹簧构件61构成了4个方向伸展的弹簧，其中，活动部分61f顺着4个方向伸展。支承臂部分61b和61d及支承臂部分61c和61e分别沿着Z轴及与Z轴相垂直的X轴而延伸。在此实施例中，活动部分61f为六边形的。然而，在修改型中，活动部分可以形成为圆形的、矩形的或其他形状的。
用作重物及磁场生成构件的永磁体62固定在弹簧构件61活动部分61f一个表面的中央，以便面对传感器芯片63。当没有加速度施加时，来自永磁体62的磁场或偏压磁场顺着与叠层平面相垂直的方向而应用于旋转阀巨磁阻效应元件63a。在此实施例中，永磁体62形成为长方体形状的。然而，在修改型中，该永磁体也可以形成为筒形形状或其他形状的。
与图2a和2b所示实施例一样，永磁体62的重心或重物中心与弹簧构件61的旋转轴相偏离。因此，当Z轴方向的加速度被施加时，这一加速度就被转换成围绕着支承臂61c和61e转动的力矩。
由于支承臂部分61c和61e扭转而形成的这种转矩和斥力以及由于支承臂部分61b和61d弯曲和伸展而形成的斥力，而达到平衡。在此情况下，由于扭转而形成的斥力占主导地位。其结果是，磁体62相对于Z轴而偏斜一个微小的角度，且因而使偏压磁场的方向改变，从与旋转阀巨磁阻效应元件叠层平面相垂直的方向改变为与Y轴方向成这一角度。
因为用于探测Z轴方向上加速度的传感器芯片63中的旋转阀巨磁阻效应元件是顺着Y轴被磁化的，该巨磁阻效应元件就极为敏感地回应成这一角度的变化，并突然改变其磁阻效应的阻抗。
如参考图5所提到的那样，旋转阀巨磁阻效应元件的磁阻效应阻抗依据偏压磁场中略微变化的约90度的角度而会大大改变。所以，永磁体62的微小偏斜就被析取为磁阻效应阻抗的变化。磁阻效应阻抗的这一变化不仅是角度量的变化，而且是角度正负方向的变化。
其结果是，就能用这种传感器芯片63来探测Z轴方向上加速度的量以及正负情况。所以，就能减少磁场探测传感器芯片的数量，而且能够极为简化每个传感器芯片的结构，使加速度传感器总体尺寸极为小型化。另外，由于旋转阀巨磁阻效应元件对于磁场变化相当敏感，就可望进行高度敏感的加速度探测。
还有，根据这一实施例，由于不必在弹簧构件61和永磁体62上形成电极，就能使配线结构简化。而且，由于来自永磁体62的偏压磁场应用于传感器元件，该加速度传感器对于可能产生的外部电场以及应用于该电场的磁场就敏感。此外，由于阻抗低，与压电型加速度传感器以及静电电容型加速度传感器相比起来，此实施例的加速度传感器相对而言就不会受到外界干扰的影响。
图7显示符合本发明的一个修改型的弹簧构件细部结构。
虽然可以对符合本发明的加速度传感器采用各种各样的弹簧构件，但此修改型中的弹簧构件71所形成的形状，带有如下部件：固定在壳体构件上的矩形外框71a；两个第一条状支承臂部分71b和71c，这些部分的各自一个末端与相应的外框部分71a的框边缘的中央连接为一整体，且这些部分能够扭转；一个第一环形活动部分71d，该部分与第一支承臂部分71b和71c的各自另外那个末端连接为一整体；两个第二条状支承臂部分71e和71f，这些部分沿着与第一支承臂部分71b和71c相垂直的方向而延伸，这些部分的各自一个末端与第一环形活动部分71d连接为一整体且能够扭转；一个第二环形活动部分71g，该部分与第二支承臂部分71e和71f各自一个末端连接为一整体；两个第三条状支承臂部分71h和71i，这些部分沿着与第二支承臂部分71e和71f相垂直的方向而延伸，这些部分的各自一个末端与第二环形活动部分71g连接为一整体且能够扭转；以及一个圆形活动部分71j，该部分与第三支承臂部分71b和71i的各自另外那个末端连接为一整体。因此，弹簧构件71提供了相似于上文所述4个方向伸展弹簧的功能。第一支承臂部分71b和71d以及第三支承臂部分71h和71i均沿着第一方向例如X轴方向而延伸，且第二支承臂部分71e和71f则沿着与第一方向相垂直的方向例如Y轴(Z轴)方向而延伸。
在上述各个实施例中，所用的单块磁场探测传感器芯片，是顺着所要探测的加速度或加速度成分的方向例如X轴方向而磁化的。然而，在修改型中，也可以使用顺着同样方向而磁化的多块磁场探测传感器芯片。在后一种情况下，加速度传感器的尺寸小型化就要稍微做些牺牲。在另一个修改型中，可以使用顺着相反方向磁化且串联连接的两块磁场探测传感器芯片，以便获得双重差动输出。
至于磁场探测元件，也可以使用隧道磁阻效应元件，而不是使用旋转阀巨磁阻效应元件。
只要不背离本发明的宗旨和范围，就可以构成许多很不相同的本发明的实施例。应当明白，除了随附权利要求书中界定者之外，本发明不局限于说明书中所述特定实施例。

Claims (20)

1.一种加速度传感器，包括：
壳体构件；
连接着所述壳体构件的弹簧构件，所述弹簧构件在所要探测的加速度的至少一个方向上具有自由度；
一个重物及磁场生成构件，固定在所述弹簧构件上；以及
至少一个磁场探测传感器，其连接着所述壳体构件，面对所述重物及磁场生成构件，所述至少一个磁场探测传感器设置了至少一个多层磁阻效应元件，该元件包括一个磁化固定层和一个磁化自由层；
当没有加速度施加时，从所述重物及磁场生成构件对所述至少一个多层磁阻效应元件施加的磁场的方向垂直于所述至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面。
2.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件具有围绕至少两条轴线转动的自由度。
3.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件包括至少两个能扭转的支承臂部分以及一个由所述至少两个支承臂部分所支承的活动部分，所述重物及磁场生成构件固定在所述活动部分上。
4.如权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件的所述至少两个支承臂部分包括沿着一条轴线延伸的两个支承臂，且所述两根支承臂的各自一个末端固定在所述壳体构件上，而所述两个支承臂的各自另外那个末端连接着所述活动部分。
5.如权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件的所述至少两个支承臂部分包括沿着互相垂直的两条轴线而延伸的4个支承臂，且所述4个支承臂的各自一个末端固定在所述壳体构件上，而所述4个支承臂的各自另外那个末端连接着所述活动部分。
6.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件被布置成与所述至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面相平行。
7.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述弹簧构件被布置成与所述至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面相垂直。
8.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述重物及磁场生成构件固定在所述弹簧构件的一个表面上，从而把施加于该构件的加速度转换为转矩。
9.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述重物及磁场生成构件是永磁体。
10.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述至少一个磁场探测传感器是单个磁场探测传感器，且所述单个磁场探测传感器包括至少一个多层磁阻效应元件，该元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向而被磁化。
11.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述至少一个磁场探测传感器是多个磁场探测传感器，且每个该多个磁场探测传感器均包括至少一个顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向而被磁化的多层磁阻效应元件。
12.如权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于：在相应磁场探测传感器中的多层磁阻效应元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的相反方向而被磁化。
13.如权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于：所述多个磁场探测传感器是两个磁场探测传感器，且所述两个磁场探测传感器中的多层磁阻效应元件分别顺着彼此垂直的两个方向而被磁化。
14.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：每个磁场探测传感器均包括单个多层磁阻效应元件，该元件具有沿着与所述叠层平面中的磁化方向相垂直的方向而延伸的线性部分。
15.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：每个磁场探测传感器均包括多个多层磁阻效应元件，每个该元件均具有沿着与所述叠层平面中的磁化方向相垂直的方向而延伸的线性部分，且多个多层磁阻效应元件彼此串联连接。
16.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：每个多层磁阻效应元件都是巨磁阻效应元件。
17.一种磁盘驱动装置包括至少一个磁盘、运行中面对着所述至少一个磁盘的表面的至少一个磁头，以及加速度传感器，所述加速度传感器包括：
壳体构件；
连接着所述壳体构件的弹簧构件，所述弹簧构件在所要探测的加速度的至少一个方向上具有自由度；
一个重物及磁场生成构件，固定在所述弹簧构件上；以及
至少一个磁场探测传感器，其连接着所述壳体构件，面对所述重物及磁场生成构件，所述至少一个磁场探测传感器设置了至少一个多层磁阻效应元件，该元件包括一个磁化固定层和一个磁化自由层；
当没有加速度施加时，从所述重物及磁场生成构件对所述至少一个多层磁阻效应元件施加的磁场的方向垂直于所述至少一个多层磁阻效应元件的叠层平面。
18.如权利要求17所述的磁盘驱动装置，其特征在于：所述弹簧构件包括能扭转的4个支承臂部分以及被所述4个支承臂部分支承的一个活动部分，所述重物及磁场生成构件固定在所述活动部分上，且所述4个支承臂沿着互相垂直的两条轴线而延伸，所述4根支承臂的各自一个末端固定在所述壳体构件上，而所述4根支承臂的各自另外那个末端连接着所述活动部分。
19.如权利要求17所述的磁盘驱动装置，其特征在于：所述至少一个磁场探测传感器是单个磁场探测传感器，且所述单个磁场探测传感器包括至少一个多层磁阻效应元件，该元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向被磁化。
20.如权利要求17所述的磁盘驱动装置，其特征在于：所述至少一个磁场探测传感器是多个磁场探测传感器，且每个该多个磁场探测传感器均包括至少一个多层磁阻效应元件，该元件顺着与所要探测的加速度的方向相平行的方向而被磁化。
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