DE102018133241A1

DE102018133241A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102018133241A1
Application number: DE102018133241.6A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Watanabe
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-06-27
Also published as: JP6516057B1; JP2019117184A; CN109959883B; CN109959883A; US20190195969A1; US11035914B2

Abstract

Ein Magnetsensor weist erste bis dritte Erfassungseinheiten zur Erfassung von Komponenten in der X-, Y- und Z-Richtung eines externen Magnetfelds auf. Eine Referenzebene, die orthogonal zu der Z-Richtung ist, weist erste bis dritte Bereiche auf, die durch vertikales Projizieren der ersten bis dritten Erfassungseinheit darauf gebildet werden. Der erste Bereich weist zwei Teilbereiche auf, die sich in einer Richtung parallel zu einer ersten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden, und der zweite Bereich weist zwei Teilbereiche auf, die sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden, wobei die ersten und zweiten Geraden zwei zueinander orthogonale Geraden sind, die durch den geometrischen Schwerpunkt des dritten Bereich verlaufen und senkrecht zu der Z-Richtung sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor zur Erfassung von Komponenten eines externen Magnetfelds, die in drei zueinander orthogonalen Richtungen verlaufen.
Beschreibung der verwandten Technik
Moderne Mobilkommunikationsvorrichtungen wie Handys können geomagnetische Sensoren enthalten. Die geomagnetischen Sensoren zur Verwendung in solchen Geräten müssen klein gebaut und in der Lage sein, dreidimensionale Richtungen eines externen Magnetfelds zu erfassen. Solche geomagnetischen Sensoren werden verwirklicht, indem Magnetsensoren eingesetzt werden, die eingerichtet sind, Komponenten eines externen Magnetfelds zu erfassen, die in drei zueinander orthogonalen Richtungen verlaufen. Manche bekannten Magnetsensoren verwenden eine Vielzahl von Magneterfassungselementen, die auf einem Substrat bereitgestellt sind. Beispiele der Magneterfassungselemente umfassen magnetoresistive Elemente.
Das US-Patent Nr. 9,530,957 B2 offenbart einen geomagnetischen Sensor, bei dem ein X-Achsenmagnetsensor, ein Y-Achsenmagnetsensor, und ein Z-Achsenmagnetsensor auf einer Basis bereitgestellt sind. Bei diesem geomagnetischen Sensor weist der Z-Achsenmagnetsensor magnetoresistive Elemente und weichmagnetische Körper auf. Die weichmagnetischen Körper wandeln vertikale Magnetfeldkomponenten, die in einer Richtung parallel zu der Z-Achse verlaufen, in horizontale Magnetfeldkomponenten in einer Richtung senkrecht zu der Z-Achse um und führen die horizontalen Magnetfeldkomponenten an die magnetoresistiven Elemente zu.
Die JP2016-118409A offenbart einen Magnetsensor, der auf einer Sensorplatine angebracht ist. Dieser Magnetsensor wird von einem X-Achsen-Sensor, einem Y-Achsen-Sensor, und einem Z-Achsen-Sensor gebildet. Der Z-Achsen-Sensor weist ein magnetoresistives Element und ein Z-Magnetfeld-Konversionselement auf, das aus einem magnetischen Material gebildet ist. Das-Z-Magnetfeld-Konversionselement wandelt ein Magnetfeld in einer Z-Richtung in ein Magnetfeld entlang einer X-Y-Ebene um.
Magnetsensoren, die drei integrierte Erfassungseinheiten zur Erfassung von Komponenten in drei zueinander orthogonalen Richtungen eines externen Magnetfelds aufweisen, haben ein Problem, dass zwei der Erfassungseinheiten hinsichtlich ihrer Eigenschaften voneinander verschieden sein können oder aufgrund der Konstruktion der drei Erfassungseinheiten eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften erleiden.
Beispielsweise können bei dem in US Patent Nr. 9,530,957 B2 offenbarten geomagnetischen Sensor der X-Achsenmagnetsensor und der Y-Achsenmagnetsensor, wie integriert, dahingehend versagen, Ausgänge mit gleichen Eigenschaften bereitzustellen, auch wenn sie dazu ausgelegt sind, selbst gleiche Eigenschaften zu haben. Dies wird darauf zurückgeführt, dass der weichmagnetische Körper, der in dem Z-Achsenmagnetsensor enthalten ist, dahingehend wirkt, einen magnetischen Fluss zu konzentrieren, und aufgrund eines solchen Vorgangs werden die an den X- und Y-Achsen-Magnetsensoren anzulegenden Magnetfelder verschieden von jenen in dem Fall, in denen kein weichmagnetischer Körper vorhanden ist.
Bei dem in der JP2016-118409A offenbarten Magnetsensor können sich die Eigenschaften des X-Achsensensors, wenn dieser einem externen Magnetfeld in einer X-Richtung ausgesetzt wird, und die Eigenschaften des Y-Achsensensors, wenn dieser einem externen Magnetfeld in der Y-Richtung ausgesetzt wird, gegenüber ihren jeweiligen Eigenschaften ab Werk verschlechtern. Man geht davon aus, dass eine solche Verschlechterung aufgrund der Konstruktion der X-, Y- und Z-Achsen-Sensoren auftritt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetsensor mit drei integrierten Erfassungseinheiten zur Erfassung von Komponenten eines externen Magnetfelds bereitzustellen, die in drei zueinander orthogonalen Richtungen verlaufen, wobei der Magnetsensor in der Lage ist, jedweden Unterschied zwischen den Eigenschaften von zwei der Erfassungseinheiten zu unterbinden und zu verhindern, dass jedwede Verschlechterung der Eigenschaften der zwei der Erfassungseinheiten aufgrund der Konstruktion der drei Erfassungseinheiten eintritt.
Ein Magnetsensor der vorliegenden Erfindung weist auf: eine erste Erfassungseinheit zur Erfassung einer ersten Komponente eines externen Magnetfelds, wobei die erste Komponente in einer Richtung parallel zu einer ersten Richtung verläuft; eine zweite Erfassungseinheit zur Erfassung einer zweiten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die zweite Komponente in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung verläuft; eine dritte Erfassungseinheit zur Erfassung einer dritten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die dritte Komponente in einer Richtung parallel zu einer dritten Richtung verläuft; und eine Halterung zum Halten der ersten bis dritten Erfassungseinheiten.
Die ersten bis dritten Richtung sind zueinander orthogonal. Jede der ersten bis dritten Erfassungseinheiten weist zumindest ein Magneterfassungselement auf. Die dritte Erfassungseinheit weist ferner eine weichmagnetische Struktur auf, die aus einem weichmagnetischen Material gebildet ist.
Die Halterung hat eine Referenzebene orthogonal zu der dritten Richtung. Die Referenzebene weist einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich, und einen dritten Bereich auf, die sich voneinander unterscheiden. Der erste Bereich ist ein Bereich, der gebildet wird, indem die erste Erfassungseinheit vertikal auf die Referenzebene projiziert wird. Der zweite Bereich ist ein Bereich, der gebildet wird, indem die zweite Erfassungseinheit vertikal auf die Referenzebene projiziert wird. Der dritte Bereich ist ein Bereich, der gebildet wird, indem die dritte Erfassungseinheit vertikal auf die Referenzebene projiziert wird.
Der erste Bereich weist einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf, die sich in einer Richtung parallel zu einer ersten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden, und der zweite Bereich weist einen dritten Teilbereich und einen vierten Teilbereich auf, die sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden, wobei die erste Gerade und die zweite Gerade zueinander orthogonale Geraden sind, die durch den geometrischen Schwerpunkt des dritten Bereichs verlaufen und senkrecht zu der dritten Richtung sind.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung wird kein Teil des ersten Bereichs durch die zweite Gerade geschnitten, und kein Teil des zweiten Bereichs wird durch die erste Gerade geschnitten.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung kann die Halterung ein Substrat mit einer Oberseite aufweisen. In einem solchen Fall können die ersten bis dritten Erfassungseinheiten auf oder über der Oberseite des Substrats angeordnet sein. Die Referenzebene kann die Oberseite des Substrats sein.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung können sich alle Magneterfassungselemente, die in den ersten bis dritten Erfassungseinheiten enthalten sind, gleich-beabstandet von der Referenzebene befinden.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung kann die weichmagnetische Struktur einen Magnetfeld-Konversionsabschnitt aufweisen, der eingerichtet ist, die dritte Komponente des externen Magnetfelds aufzunehmen und eine Ausgangsmagnetfeldkomponente auszugeben, wobei die Ausgangsmagnetfeldkomponente in einer Richtung senkrecht zu der dritten Richtung verläuft. Die Ausgangsmagnetfeldkomponente hat eine Stärke, die eine Entsprechung zu der Stärke der dritten Komponente des externen Magnetfelds hat. In einem solchen Fall kann die dritte Erfassungseinheit die Stärke der Ausgangsmagnetfeldkomponente erfassen.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung kann die weichmagnetische Struktur zumindest eine weichmagnetische Schicht aufweisen.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung können der erste Bereich und der zweite Bereich in der dritten Richtung betrachtet eine solche Positionsbeziehung haben, dass der erste Bereich mit dem zweiten Bereich übereinstimmt, falls der erste Bereich um 90° um den geometrischen Schwerpunkt des dritten Bereichs gedreht wird.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung können der erste und der zweite Teilbereich jeweils eine symmetrische Form bezüglich der ersten Geraden haben, und der dritte und vierte Teilbereich können jeweils eine symmetrische Form bezüglich der zweiten Geraden haben.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung kann das zumindest eine Magneterfassungselement zumindest ein magnetoresistives Element sein.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung kann die erste Gerade parallel zu der ersten Richtung oder parallel zu der zweiten Richtung sein. Alternativ kann die erste Gerade einen Winkel von 45° mit der ersten Richtung bilden.
Bei dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung weist der erste Bereich den ersten Teilbereich und den zweiten Teilbereich auf, die sich in einer Richtung parallel zu der ersten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden, und der zweite Bereich weist den dritten Teilbereich und den vierten Teilbereich auf, die sich in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs befinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es eine solche Ausgestaltung, zu verhindern, dass ein Unterschied zwischen den Eigenschaften von zwei der Erfassungseinheiten und eine Verschlechterung der Eigenschaften der zwei der Erfassungseinheiten aufgrund der Konstruktion der drei Erfassungseinheiten auftritt.
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der untenstehenden Beschreibung besser verständlich.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsausgestaltung des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Ausgestaltung der ersten und zweiten Erfassungseinheiten und die Verdrahtung für die erste Erfassungseinheit des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Ausgestaltung der ersten und zweiten Erfassungseinheiten und die Verdrahtung für die zweite Erfassungseinheit des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Verdrahtung für eine dritte Erfassungseinheit des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines magnetoresistiven Elements des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Widerstandsabschnitts des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist ein Erläuterungsdiagramm, das eine beispielhafte Ausgestaltung eines Magnetfeld-Konversionsabschnitts des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Querschnittsansicht, die jeweilige Teile der ersten bis dritten Erfassungseinheiten des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
10 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in einer X-Richtung an einen Magnetsensor eines ersten Vergleichsbeispiels angelegt wird.
11 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in einer Y-Richtung an den Magnetsensor eines ersten Vergleichsbeispiels angelegt wird.
12 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an den Magnetsensor eines zweiten Vergleichsbeispiels angelegt wird.
13 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in einer Y-Richtung an den Magnetsensor des zweiten Vergleichsbeispiels angelegt wird.
14 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an den Magnetsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebracht wird.
15 ist ein Erläuterungsdiagramm, das veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an den Magnetsensor der ersten Ausführungsform der Erfindung angelegt wird.
16 ist eine Draufsicht, die eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
17 ist eine Draufsicht, die eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
18 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Ausgestaltung der ersten und zweiten Erfassungseinheiten und die Verdrahtung für die erste Erfassungseinheit des Magnetsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
19 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Ausgestaltung der ersten und zweiten Erfassungseinheiten und die Verdrahtung für die zweite Erfassungseinheit des Magnetsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
20 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Ausgestaltung der ersten und zweiten Erfassungseinheiten eines Magnetsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird Bezug genommen auf 1, um eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben. Der Magnetsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Sensor zur Erfassung von Komponenten eines externen Magnetfelds, die in drei zueinander orthogonalen Richtungen verlaufen.
Wie in 1 dargestellt weist der Magnetsensor 1 eine erste Erfassungseinheit 10, eine zweite Erfassungseinheit 20, eine dritte Erfassungseinheit 30, und eine Halterung 50 auf. Die erste Erfassungseinheit 10 erfasst eine erste Komponente eines externen Magnetfelds, wobei die erste Komponente in einer Richtung parallel zu einer ersten Richtung verläuft. Die zweite Erfassungseinheit 20 erfasst eine zweite Komponente des externen Magnetfelds, wobei die zweite Komponente in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung verläuft. Die dritte Erfassungseinheit 30 erfasst eine dritte Komponente des externen Magnetfelds, wobei die dritte Komponente in einer Richtung parallel zu einer dritten Richtung verläuft. Die ersten bis dritten Richtungen sind orthogonal zueinander. Jede der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 weist zumindest ein Magneterfassungselement auf.
Die dritte Erfassungseinheit 30 weist ferner eine weichmagnetische Struktur 40 auf, die aus einem weichmagnetischen Material gebildet ist. Die weichmagnetische Struktur 40 weist einen Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 und zumindest eine weichmagnetische Schicht auf. Der Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 ist eingerichtet, die dritte Komponente des externen Magnetfelds aufzunehmen und eine Ausgangsmagnetfeldkomponente auszugeben, wobei die Ausgangsmagnetfeldkomponente in einer Richtung senkrecht zu der dritten Richtung verläuft. Nachfolgend wird die dritte Komponente des externen Magnetfelds auch als die Eingangsmagnetfeldkomponente bezeichnet. Die Ausgangsmagnetfeldkomponente hat eine Stärke, die eine Entsprechung zu der Stärke der Eingangsmagnetfeldkomponente hat. Die dritte Erfassungseinheit 30 erfasst die Stärke der Eingangsmagnetfeldkomponente durch Erfassen der Stärke der Ausgangsmagnetfeldkomponente. Die weichmagnetische Struktur 40 wird später ausführlich beschrieben.
Die Halterung 50 ist eine Struktur zum Halten der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30. Die Halterung 50 weist ein Substrat 51 auf. Das Substrat 51 hat eine Oberseite 51a und eine Unterseite, die sich gegenüberliegen.
Nun definieren wir X-, Y- und Z-Richtungen wie in 1 dargestellt. Die X-, Y- und Z-Richtungen sind zueinander orthogonal. Die X- und Y-Richtungen sind parallel zu der Oberseite 51a des Substrats 51. Die Z-Richtung ist senkrecht zu der Oberseite 51a des Substrats 51 und verläuft von der Unterseite des Substrats 51 zu der Oberseite 51a des Substrats 51. Die entgegengesetzten Richtungen zu den X-, Y- und Z-Richtungen werden jeweils als -X-, -Y- und -Z- Richtungen bezeichnet. Falls hier verwendet, bezeichnet der Begriff „oberhalb“ Positionen, die in der Z-Richtung in Bezug auf eine Referenzposition weiter vom liegen, und „unterhalb“ bezeichnet Positionen, die sich auf einer Seite der Referenzposition befinden, die „oberhalb“ gegenüberliegt. Für jede Komponente des Magnetsensors 1 meint der Ausdruck „Oberseite“, falls hier verwendet, eine Oberfläche der Komponente, die an dem Ende der Komponente in der Z-Richtung liegt, und die „Unterseite“ meint eine Oberfläche der Komponente, die an dem Ende der Komponente in der -Z-Richtung liegt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Richtung insbesondere die gleiche Richtung wie die X-Richtung, die zweite Richtung ist die gleiche Richtung wie die Y-Richtung, und die dritte Richtung ist die gleiche Richtung wie die Z-Richtung.
Die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20, und 30 sind auf oder oberhalb der Oberseite 51a des Substrats 51 angeordnet.
Die Halterung 50 hat eine Referenzebene RP, die orthogonal zu der dritten Richtung, also der Z-Richtung, liegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Referenzebene RP insbesondere die Oberseite 51a des Substrats 51.
Die Referenzebene RP weist drei unterschiedliche Bereiche auf: einen ersten Bereich A10; einen zweiten Bereich A20; und einen dritten Bereich A30. Der ersten Bereich A10 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der ersten Erfassungseinheit 10 auf die Referenzebene RP gebildet wird. Der zweite Bereich A20 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der zweiten Erfassungseinheit 20 auf die Referenzebene RP gebildet wird. Der dritte Bereich A30 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der dritten Erfassungseinheit 30 auf die Referenzebene RP gebildet wird.
Hierbei werden zwei zueinander orthogonale Geraden, die senkrecht zu der dritten Richtung (Z-Richtung) sind und durch den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 verlaufen, als eine erste Gerade L1 und eine zweite Gerade L2 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere die erste Gerade L1 parallel zu der X-Richtung und die zweite Gerade L2 parallel zu der Y-Richtung.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Erfassungseinheit 10 einen ersten Teil 11 und einen zweiten Teil 12, die sich an voneinander verschiedenen Positionen befinden. Der erste Bereich A10 weist einen ersten Teilbereich A11 auf, der durch vertikales Projizieren des ersten Teils 11 auf die Referenzebene RP gebildet wird, und einen zweiten Teilbereich A12 auf, der durch vertikales Projizieren des zweiten Teils 12 auf die Referenzebene RP gebildet wird. Die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 liegen in einer Richtung parallel zu der ersten Geraden L1 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30.
Die zweite Erfassungseinheit 20 weist einen ersten Teil 21 und einen zweiten Teil 22 auf, die sich an voneinander verschiedenen Positionen befinden. Der zweite Bereich A20 weist einen dritten Teilbereich A21, der durch vertikales Projizieren des ersten Teils 21 auf die Referenzebene RP gebildet wird, und einen vierten Teilbereich A22, der durch vertikales Projizieren des zweiten Teils 22 auf die Referenzebene RP gebildet wird. Die dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 befinden sich in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden L2 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30 in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden L2.
In der vorliegenden Ausführungsform liegen sowohl der ersten als auch der zweite Teilbereich A11 und A12 derart, dass sie von der ersten Geraden L1 geschnitten werden. Hingegen liegen sowohl der dritte als auch der vierte Teilbereich A21 und A22 derart, dass sie von der zweiten Geraden L2 geschnitten werden.
Es ist bevorzugt, dass kein Teil des ersten Bereichs A10 von der zweiten Geraden L2 geschnitten wird. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass kein Teil des zweiten Bereichs A20 von der ersten Geraden L1 geschnitten wird.
In der ersten Ausführungsform, insbesondere in der dritten Richtung (der Z-Richtung) betrachtet, haben der erste Bereich A10 und der zweite Bereich A20 eine solche Positionsbeziehung, dass der erste Bereich A10 mit dem zweiten Bereich A20 übereinstimmt, falls der erste Bereich A10 um 90° um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 gedreht wird. In 1 stimmen die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 jeweils mit den dritten und vierten Teilbereichen A21 und A22 überein, falls die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 gegen den Uhrzeigersinn um 90° um den geometrischen Schwerpunkt C30 gedreht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform haben insbesondere der ersten und zweite Teilbereich A11 und A12 eine symmetrische Form in Bezug auf die erste Gerade L1. Der dritte und vierte Teilbereich A21 und A22 hat jeweils eine symmetrische Form in Bezug auf die zweite Gerade L2.
Wie in 1 dargestellt weist der Magnetsensor 1 ferner eine Vielzahl von Anschlüssen auf, die auf oder oberhalb der Oberseite 51a des Substrats 51 angeordnet sind. Die Vielzahl von Anschlüssen weist auf: einen Stromversorgungsanschluss Vx und Ausgangsanschlüsse Vx+ und Vx-, die der ersten Erfassungseinheit 10 entsprechen; einen Stromversorgungsanschluss Vy und Ausgangsanschlüsse Vy+ und Vy-, die der zweiten Erfassungseinheit 20 entsprechen; einen Stromversorgungsanschluss Vz und Ausgangsanschlüsse Vz+ und Vz-, die der dritten Erfassungseinheit 30 entsprechen; und einen Masseanschluss G, den sich die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 teilen.
Es wird nun Bezug genommen auf 2, um eine beispielhafte Schaltungskonfiguration des Magnetsensors 1 zu beschreiben. In diesem Beispiel weist die erste Erfassungseinheit 10 vier Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 auf, die eine Wheatstone-Brückenschaltung darstellen. Jeder der Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 hat einen Widerstandswert, der in Abhängigkeit von der ersten Komponente, also der Komponente in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung (der X-Richtung) des externen Magnetfelds variiert. Der Widerstandsabschnitt Rx1 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vx und dem Ausgangsanschluss Vx+ bereitgestellt. Der Widerstandsabschnitt Rx2 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vx+ und dem Masseanschluss G vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Rx3 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vx und dem Ausgangsanschluss Vx- vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Rx4 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vx- und dem Masseanschluss G vorgesehen.
Die zweite Erfassungseinheit 20 weist vier Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 auf, die eine Wheatstone-Brückenschaltung darstellen. Jeder der Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 hat einen Widerstandswert, der in Abhängigkeit von der zweiten Komponente, also der Komponente in einer Richtung parallel zu der zweiten Richtung (der Y-Richtung) des externen Magnetfelds variiert. Der Widerstandsabschnitt Ry1 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vy und dem Ausgangsanschluss Vy+ vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Ry2 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vy+ und dem Masseanschluss G vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Ry3 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vy und dem Ausgangsanschluss Vy- vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Ry4 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vy- und dem Masseanschluss G vorgesehen.
Die dritte Erfassungseinheit 30 weist vier Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 auf, die eine Wheatstone-Brückenschaltung darstellen. Jeder der Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 hat einen Widerstandswert, der in Abhängigkeit von der Ausgangsmagnetfeld-Komponente, die von dem Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 ausgegeben wird, variiert. Der Widerstandsabschnitt Rz1 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vz und dem Ausgangsanschluss Vz+ vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Rz2 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vz+ und dem Masseanschluss G vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Rz3 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss Vz und dem Ausgangsanschluss Vz- vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt Rz4 ist zwischen dem Ausgangsanschluss Vz- und dem Masseanschluss G vorgesehen.
Nachfolgend wird der Ausdruck „Widerstandsabschnitt R“ dazu verwendet, um auf einen der Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Ry1, Ry2, Ry3, Ry4, Rz1, Rz2, Rz3, und Rz4 Bezug zu nehmen. Jeder Widerstandsabschnitt R weist zumindest ein Magneterfassungselement auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das zumindest eine Magneterfassungselement insbesondere zumindest ein magnetoresistives Element. Das magnetoresistive Element wird nachfolgend als MR-Element bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element insbesondere ein Spin-Valve-MR-Element. Das Spin-Valve-MR-Element weist eine Schicht mit festgelegter Magnetisierung mit einer Magnetisierung in einer feststehenden Richtung, eine freie Schicht mit einer Magnetisierung, deren Richtung in Abhängigkeit von einem angelegten Magnetfeld variabel ist, und eine Zwischenschicht auf, die sich zwischen der Schicht mit festgelegter Magnetisierung und der freien Schicht befindet. Die freie Schicht und die Schicht mit festgelegter Magnetisierung enthalten jeweils ein magnetisches Material. Das Spin-Valve-MR-Element kann ein magnetoresistives Tunnelelement (TMR-Element) sein, oder ein Riesenmagnetowiderstandselement (GMR-Element). Bei dem TMR-Element ist die Zwischenschicht eine Tunnelsperrschicht. Bei dem GMR-Element ist die Zwischenschicht eine nichtmagnetische, leitfähige Schicht. Das Spin-Valve-MR-Element variiert hinsichtlich seines Widerstandswerts in Abhängigkeit von dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht mit der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit festgelegter Magnetisierung bildet. Der Widerstandswert des Spin-Valve-MR-Elements ist minimiert, wenn der oben genannte Winkel 0° beträgt, und maximiert, wenn der oben genannte Winkel 180° beträgt. In jedem MR-Element hat die freie Schicht eine Formanisotropie, welche die Richtung der Achse der leichten Magnetisierung so einstellt, dass diese orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit festgelegter Magnetisierung ist.
In 2 deuten die vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente an. Bei dem in 2 dargestellten Beispiel haben die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Rx1 und Rx4 Magnetisierungen in der X-Richtung, und die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Rx2 und Rx3 haben Magnetisierungen in der -X-Richtung.
Die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Ry1 und Ry4 haben Magnetisierungen in der Y-Richtung, und die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Ry2 und Ry3 haben Magnetisierungen in der -Y-Richtung. Eine Beschreibung bezüglich der Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 erfolgt später.
Der Erfassungswert für die erste Komponente des externen Magnetfelds hat eine Entsprechung zu einer Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vx+ und dem Ausgangsanschluss Vx-. Der Erfassungswert für die zweite Komponente des externen Magnetfelds hat eine Entsprechung zu einer Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vy+ und dem Ausgangsanschluss Vy-. Der Erfassungswert für die dritte Komponente des externen Magnetfelds, also die Eingangsmagnetfeldkomponente, hat eine Entsprechung zu einer Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vz+ und dem Ausgangsanschluss Vz-. Beispielsweise kann jeder Erfassungswert ein Amplitudeneingestellter oder Versatz-eingestellter Wert der entsprechenden Potentialdifferenz sein.
Nun wird ein Beispiel einer Anordnung der Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Ry1, Ry2, Ry3, und Ry4 unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. In diesem Beispiel weist der erste Teil 11 der ersten Erfassungseinheit 10 die Widerstandsabschnitte Rx1 und Rx4 auf, und der zweite Teil 12 der ersten Erfassungseinheit 10 weist die Widerstandsabschnitte Rx2 und Rx3 auf. Der erste Teil 21 der zweiten Erfassungseinheit 20 weist die Widerstandsabschnitte Ry1 und Ry4 auf, und der zweite Teil 22 der zweiten Erfassungseinheit 20 weist die Widerstandsabschnitte Ry2 und Ry3 auf. 3 zeigt ebenfalls die Verdrahtung für die erste Erfassungseinheit 10. 10 zeigt ebenfalls die Verdrahtung für die zweite Erfassungseinheit 20.
In den 3 und 4 deuten die vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente an. Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Beispiel haben die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente, die in jeweils dem ersten Teil 11 der ersten Erfassungseinheit 10, dem zweiten Teil 12 der ersten Erfassungseinheit 10, dem ersten Teil 21 der zweiten Erfassungseinheit 20, und dem zweiten Teil 22 der zweiten Erfassungseinheit 20 enthalten sind, die gleiche Magnetisierungsrichtung. Gemäß diesem Beispiel ist es leicht, die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente einzustellen.
5 veranschaulicht die Verdrahtung für die dritte Erfassungseinheit 30.
Eine beispielhafte Ausgestaltung des MR-Elements wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Das MR-Element 100, das in 6 enthalten ist, weist eine antiferromagnetische Schicht 101, eine Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung, eine Zwischenschicht 103, und eine freie Schicht 104 auf, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, wobei die antiferromagnetische Schicht 101 dem Substrat 51 am nächsten liegt. Die antiferromagnetische Schicht 101 ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet und steht mit der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung in Austauschkopplung, um die Magnetisierungsrichtung der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung festzulegen.
Es wird angemerkt, dass die Schichten 101 bis 104 des MR-Elements 100 in zu der in 6 dargestellten, umgekehrten Reihenfolge gestapelt werden können. Alternativ kann das MR-Element 100 ohne die antiferromagnetische Schicht 101 ausgestaltet sein. In einem solchen Fall können zum Beispiel die antiferromagnetische Schicht 101 und die Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung durch eine Schicht mit festgelegter Magnetisierung einer künstlichen antiferromagnetischen Struktur ersetzt werden, die zwei ferromagnetische Schichten und eine nichtmagnetische Metallschicht zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten aufweist. Die Magneterfassungselemente können Elemente sein, die von den MR-Elementen verschieden sind, und eingerichtet sein, ein Magnetfeld zu erfassen, beispielsweise Hall-Elemente, Elemente mit magnetischer Impedanz, etc.
Nun wird eine beispielhafte Ausgestaltung des Widerstandsabschnitts R unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. In diesem Beispiel weist der Widerstandsabschnitt R eine Vielzahl von MR-Elementen 100 auf, die in Reihe geschaltet sind. Der Widerstandsabschnitt R weist ferner eine oder mehr Verbindungsschichten auf, die jeweils zwei MR-Elemente 100, die in der Schaltungskonfiguration nebeneinander liegen, elektrisch verbinden, so dass die Vielzahl der MR-Elemente 100 in Reihe geschaltet ist. In dem in 7 dargestellten Beispiel weist der Widerstandsabschnitt R als die eine oder mehr Verbindungsschichten eine oder mehr obere Verbindungsschichten 112 und eine oder mehr untere Verbindungsschichten 111 auf. Jede untere Verbindungsschicht 111 ist mit den Unterseiten von zwei MR-Elementen 100 in Kontakt, die in der Schaltungskonfiguration nebeneinander liegen, und verbindet die zwei MR-Elemente 100 elektrisch miteinander. Jede obere Verbindungsschicht 112 ist mit den Oberseiten von zwei MR-Elementen 100 in Kontakt, die in der Schaltungskonfiguration nebeneinander liegen, und verbindet die zwei MR-Elemente 100 elektrisch.
Als nächstes wird eine beispielhafte Ausgestaltung des Magnetfeld-Konversionsabschnitts 42 der dritten Erfassungseinheit 30 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In diesem Beispiel weist der Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 auf: ein oberes Joch 42T1 und ein unteres Joch 42B1, die dem Widerstandsabschnitt Rz1 entsprechen; ein oberes Joch 42T2 und ein unteres Joch 42B2, die dem Widerstandsabschnitt Rz2 entsprechen; ein oberes Joch 42T3 und ein unteres Joch 42B3, die dem Widerstandsabschnitt Rz3 entsprechen; und ein oberes Joch 42T4 und ein unteres Joch 42B4, die dem Widerstandsabschnitt Rz4 entsprechen.
Die oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3, und 42T4 und die unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3, und 42B4 haben jeweils die Form eines rechteckigen Festkörpers, der in einer Richtung senkrecht zu der Z-Richtung lang ist.
Das obere Joch 42T1 und das untere Joch 42B1 befinden sich in der Nähe des Widerstandsabschnitts Rz1. Das untere Joch 42B1 befindet sich näher an der Oberseite 51a des Substrats 51 als der Widerstandsabschnitt Rz1. Das obere Joch 42T1 befindet sich weiter von der Oberseite 51a des Substrats 51 entfernt als der Widerstandsabschnitt Rz1. Von oben betrachtet liegt der Widerstandsabschnitt Rz1 zwischen dem oberen Joch 42T1 und dem unteren Joch 42B1.
Das obere Joch 42T2 und das untere Joch 42B2 befinden sich nahe an dem Widerstandsabschnitt Rz2. Das untere Joch 42B2 befindet sich näher an der Oberseite 51a des Substrats 51 als der Widerstandsabschnitt Rz2. Das obere Joch 42T2 befindet sich weiter von der Oberseite 51a des Substrats 51 entfernt als der Widerstandsabschnitt Rz2. Von oben betrachtet liegt der Widerstandsabschnitt Rz2 zwischen dem oberen Joch 42T2 und dem unteren Joch 42B2.
Das obere Joch 42T3 und das untere Joch 42B3 befinden sich nahe an dem Widerstandsabschnitt Rz3. Das untere Joch 42B3 befindet sich näher an der Oberseite 51a des Substrats 51 als der Widerstandsabschnitt Rz3. Das obere Joch 42T3 befindet sich weiter von der Oberseite 51a des Substrats 51 entfernt als der Widerstandsabschnitt Rz3. Von oben betrachtet liegt der Widerstandsabschnitt Rz3 zwischen dem oberen Joch 42T3 und dem unteren Joch 42B3.
Das obere Joch 42T4 und das untere Joch 42B4 befinden sich nahe an dem Widerstandsabschnitt Rz4. Das untere Joch 42B4 befindet sich näher an der Oberseite 51a des Substrats 51 als der Widerstandsabschnitt Rz4. Das obere Joch 42T4 befindet sich weiter von der Oberseite 51a des Substrats 51 entfernt als der Widerstandsabschnitt Rz4. Von oben betrachtet liegt der Widerstandsabschnitt Rz4 zwischen dem oberen Joch 42T4 und dem unteren Joch 42B4.
Die Ausgangsmagnetfeldkomponente, die von dem Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 ausgegeben wird, weist auf: eine Magnetfeldkomponente, die von dem oberen Joch 42T1 und dem unteren Joch 42B1 zum Anlegen an dem Widerstandsabschnitt Rzl erzeugt wird, eine Magnetfeldkomponente, die von dem oberen Joch 42T2 und dem unteren Joch 42B2 zur Aufbringung auf den Widerstandsabschnitt Rz2 erzeugt wird; eine Magnetfeldkomponente, die von dem oberen Joch 42T3 und dem unteren Joch 42B3 zur Aufbringung auf den Widerstandsabschnitt Rz3 erzeugt wird; und eine Magnetfeldkomponente, die von dem oberen Joch 42T4 und dem unteren Joch 42B4 zur Aufbringung auf den Widerstandsabschnitt Rz4 erzeugt wird.
In 8 deuten die vier leeren Pfeile die Richtungen der Magnetfeldkomponenten an, die jeweils auf die Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3, und Rz4 aufgebracht werden, wenn die Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt. In 8 deuten die vier vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung 102 der MR-Elemente 100 in den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3 bzw. Rz4 an. Die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 102 mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente 100 in den Widerstandsabschnitten Rz1 und Rz4 sind die gleichen wie die Richtungen der Magnetfeldkomponenten, die an den Widerstandsabschnitten Rz1 bzw. Rz4 angelegt werden, wenn die Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt. Die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 102 mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente 100 in den Widerstandsabschnitten Rz2 und Rz3 sind den Richtungen der Magnetfeldkomponenten, die auf die Widerstandsabschnitte Rz2 bzw. Rz3 angelegt wird, entgegengerichtet, wenn die Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt.
Nun wird die Funktionsweise der dritten Erfassungseinheit 30 beschrieben. In jedem MR-Element 100 in den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 ist die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 104, wenn es keine Eingangsmagnetfeldkomponente gibt, senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung.
Wenn die Eingangsmagnetfeldkomponente in der Z-Richtung liegt, ist die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 104 in jedem MR-Element 100 in den Widerstandsabschnitten Rz1 und Rz4 von der Richtung senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung hin zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung geneigt. Hingegen ist in jedem MR-Element 100 in den Widerstandsabschnitten Rz2 und Rz3 die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 104 von der Richtung senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit festgelegter Magnetisierung 102 hin zu der Richtung entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht 102 mit festgelegter Magnetisierung geneigt. Im Ergebnis nehmen, verglichen mit einem Zustand, in dem eine Eingangsmagnetfeldkomponente nicht vorhanden ist, die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz1 und Rz4 ab, wohingegen die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz2 und Rz3 zunehmen.
Wenn die Eingangsmagnetfeldkomponente in der -Z-Richtung liegt, nehmen im Gegensatz zu der obigen Situation verglichen mit dem Zustand, in dem keine Eingangsmagnetfeldkomponente vorhanden ist, die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz1 und R4 zu, wohingegen die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz2 und Rz3 abnehmen.
Die Änderungsmenge in dem Widerstandswert von jedem der Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3, und Rz4 hängt von der Stärke der Eingangsmagnetfeldkomponente ab.
Änderungen in der Richtung und Stärke der Eingangsmagnetfeldkomponente bewirken, dass sich Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 verändern, so dass die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz1 und Rz4 zunehmen, wohingegen die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz2 und Rz3 abnehmen, oder so dass die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz1 und Rz4 abnehmen, wohingegen die Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte Rz2 und Rz3 zunehmen. Dies bewirkt eine Änderung in der Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vz+ und dem Ausgangsanschluss Vz-. Die Eingangsmagnetfeldkomponente kann daher auf Grundlage der Potentialdifferenz erfasst werden.
Es wird nun Bezug genommen auf 9, um ein Beispiel von Ausgestaltungen der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 zu beschreiben. 9 veranschaulicht jeweilige Teile der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30. In diesem Beispiel sind die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 auf dem Substrat 51 angeordnet. Das Substrat 51 weist die Oberseite 51a und die Unterseite 51b auf.
Die erste Erfassungseinheit 10 weist zusätzlich zu den Widerstandsabschnitten Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 die Isolierungsschichten 66A, 67A, und 68A auf, die jeweils aus einem isolierenden Material gebildet sind. Die Isolierungsschicht 66A liegt auf der Oberseite 51 a des Substrats 51. Die Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 sind auf der Isolierungsschicht 66A angeordnet. 9 veranschaulicht eines der MR-Elemente 100, die in den Widerstandsabschnitten Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 enthalten sind, und die oberen und unteren Verbindungsschichten 112 und 111, die mit dem MR-Element 100 verbunden sind. Die Isolierungsschicht 67A liegt auf der Oberseite 51a des Substrats 51 und umgibt die Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4. Die Isolierungsschicht 68A bedeckt die Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 und die Isolierungsschicht 67A.
Die zweite Erfassungseinheit 20 hat eine Ausgestaltung, die jener der ersten Erfassungseinheit 10 ähnlich ist. Konkret weist die zweite Erfassungseinheit 20 zusätzlich zu den Widerstandsabschnitten Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 die Isolierungsschichten 66B, 67B, und 68B auf, die jeweils aus einem isolierenden Material gebildet sind. Die Isolierungsschicht 66B liegt auf der Oberseite 51a des Substrats 51. Die Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 befinden sich auf der Isolierungsschicht 66B. 9 veranschaulicht eines der MR-Elemente 100, das in den Widerstandsabschnitten Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 enthalten ist, und die oberen und unteren Verbindungsschichten 112 und 111, die mit dem MR-Element 100 verbunden sind. Die Isolierungsschicht 67B liegt auf der Oberseite 51a des Substrats 51 und umgibt die Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4. Die Isolierungsschicht 68B bedeckt die Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 und die Isolierungsschicht 67B.
Die dritte Erfassungseinheit 30 weist zusätzlich zu den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3, und Rz4 und der weichmagnetischen Struktur 40 die Isolierungsschichten 61, 62, 63 und 64 auf, die jeweils aus einem isolierenden Material gebildet sind. Bei dem in 9 dargestellten Beispiel weist die weichmagnetische Struktur 40 den Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 und zwei weichmagnetische Schichten 41 und 43 auf.
Der Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 weist die oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3 und 42T4 sowie die unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3, und 42B4 auf, die alle in 8 dargestellt sind. In 9 stellt das Bezugszeichen 42B eines der unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3, und 42B4 dar, und das Bezugszeichen 42T stellt ein entsprechendes der oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3 und 42T4 dar.
Die weichmagnetische Schicht 41 liegt auf der Oberseite 51A des Substrats 51. Die unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3 und 42B4 sind auf der weichmagnetischen Schicht 41 angeordnet. Die Isolierungsschicht 61 liegt auf der weichmagnetischen Schicht 41 und umgibt die unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3, und 42B4.
Die Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3, und Rz4 sind auf der Isolierungsschicht 61 angeordnet. 9 veranschaulicht eines der MR-Elemente 100, das in den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 enthalten ist, und die oberen und unteren Verbindungsschichten 112 und 111, die mit dem MR-Element 100 verbunden sind. Die Isolierungsschicht 62 liegt auf den unteren Jochen 42B1, 42B2, 42B3, und 42B4 und der Isolierungsschicht 61, und umgibt die Widerstandsabschnitte Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4.
Die oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3, und 42T4 sind auf der Isolierungsschicht 62 angeordnet. Die Isolierungsschicht 63 liegt auf den Widerstandsabschnitten Rz1, Rz2, Rz3 und Rz4 und der Isolierungsschicht 62 und umgibt die oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3 und 42T4.
Die weichmagnetische Schicht 43 liegt auf den oberen Jochen 42T1, 42T2, 42T3 und 42T4 und der Isolierungsschicht 63. Die Isolierungsschicht 64 bedeckt die weichmagnetische Schicht 43.
Von oben betrachtet liegen die weichmagnetischen Schichten 41 und 43 über dem gesamten Bereich oder im Wesentlichen dem gesamten Bereich der dritten Erfassungseinheit 30. Mit anderen Worten stimmen sowohl ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der weichmagnetischen Schicht 41 auf die Oberseite 51a des Substrats 51, also die Referenzebene RP, gebildet wird, als auch ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der weichmagnetischen Schicht 43 auf die Referenzebene RP gebildet wird, mit dem dritten Bereich A30 überein oder im Wesentlichen überein.
Bei dem in 9 dargestellten Beispiel sind alle Magneterfassungselemente oder MR-Elemente 100, die in den ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 enthalten sind, mit gleichen Abständen von der Oberseite 51a des Substrats 51, also der Referenzebene RP, angeordnet.
Der Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 kann entweder nur die oberen Joche 42T1, 42T2, 42T3 und 42T4 oder die unteren Joche 42B1, 42B2, 42B3 und 42B4 aufweisen. Die weichmagnetische Struktur 40 kann nur eine der weichmagnetischen Schichten 41 und 43 aufweisen.
Nun werden die Funktionsweise und die Wirkung des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Bei dem Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst die erste Erfassungseinheit 10 die erste Komponente, also die Komponente in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung (der X-Richtung) eines externen Magnetfelds. Die zweite Erfassungseinheit 20 erfasst die zweite Komponente, also die Komponente in einer Richtung parallel zu der zweiten Richtung (der Y-Richtung) des externen Magnetfelds. Nachfolgend wird eine Richtung parallel zu der ersten Richtung (der X-Richtung) auch als magnetosensitive Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 bezeichnet, und eine Richtung parallel zu der zweiten Richtung (der Y-Richtung) wird auch als die magnetosensitive Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste gerade L1 parallel zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10, und die zweite Gerade L2 ist parallel zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20.
Die dritte Erfassungseinheit 30 erfasst die Eingangsmagnetfeldkomponente in einer Richtung parallel zu der dritten Richtung (der Z-Richtung) des externen Magnetfelds durch die oben-beschriebene Aktion. Die dritte Erfassungseinheit 30 weist die weichmagnetische Struktur 40 auf. Die weichmagnetische Struktur 40 weist den Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 und die beiden weichmagnetischen Schichten 41 und 43 auf. Die weichmagnetische Struktur 40 wirkt dahingehend, einen magnetischen Fluss entsprechend einem Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Referenzebene RP zu konzentrieren. Die weichmagnetische Struktur 40 beeinträchtigt das Magnetfeld, das an den ersten bzw. zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 angelegt werden soll. Daher können sich die Ausgangseigenschaften der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 in Abhängigkeit von der Konstruktion der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 deutlich voneinander unterscheiden.
Die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 weisen MR-Elemente auf. Jedes MR-Element enthält ein magnetisches Material. Deshalb wirkt die erste bzw. zweite Erfassungseinheit 10 und 20 ebenfalls so, dass sie einen magnetischen Fluss entsprechend einem Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Referenzebene RP konzentriert. Im Ergebnis können, in Abhängigkeit von der Konstruktion der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30, die Eigenschaften der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 gegenüber ihren jeweiligen Eigenschaften ab Werk verschlechtert sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der erste Bereich A10 den ersten Teilbereich A11 und den zweiten Teilbereich A12 auf, die sich in einer Richtung parallel zu der ersten Geraden L1 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30 befinden, und der zweite Bereich A20 weist den dritten Teilbereich A21 und den vierten Teilbereich A22 auf, die sich in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden L2 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30 befinden. Dieses Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht es zu verhindern, dass ein Unterschied zwischen den Eigenschaften der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 und eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften aufgrund des Entwurfs der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 eintritt. Dies wird unten ausführlich unter Bezugnahme auf die ersten und zweiten Vergleichsbeispiele beschrieben.
10 und 11 veranschaulichen eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors 201 des ersten Vergleichsbeispiels. Der Magnetsensor 201 weist auf: eine ersten Erfassungseinheit 210 zur Erfassung einer ersten Komponente eines externen Magnetfelds, wobei die erste Komponente in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung (X-Richtung) verläuft; eine zweite Erfassungseinheit 220 zur Erfassung einer zweiten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die zweite Komponente in einer Richtung parallel zu der zweiten Richtung (Y-Richtung) verläuft; eine dritte Erfassungseinheit 230 zur Erfassung einer dritten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die dritte Komponente in einer Richtung parallel zu der dritten Richtung (Z-Richtung) verläuft; und eine Halterung 250. Nachfolgend wird eine Richtung parallel zu der ersten Richtung (X-Richtung) auch als die magnetosensitive Richtung der ersten Erfassungseinheit 210 bezeichnet, und eine Richtung parallel zu der zweiten Richtung (Y-Richtung) kann auch als die magnetosensitive Richtung der zweiten Erfassungseinheit 220 bezeichnet werden. Obgleich dies nicht dargestellt ist, weist die dritte Erfassungseinheit 230 einen Magnetfeld-Konversionsabschnitt auf, der dem Magnetfeld-Konversionsabschnitt 42 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich ist. Der Magnetfeld-Konversionsabschnitt entspricht der weichmagnetischen Struktur.
Die Halterung 250 weist eine Referenzebene RP2 auf, die orthogonal zu der dritten Richtung (Z-Richtung) ist. Die Referenzebene RP2 weist drei unterschiedliche Bereiche auf: einen ersten Bereich A210; einen zweiten Bereich A220; und einen dritten Bereich A230. Der erste Bereich A210 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der ersten Erfassungseinheit 210 auf die Referenzebene RP2 gebildet wird. Der zweite Bereich A220 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der zweiten Erfassungseinheit 220 auf die Referenzebene RP2 gebildet wird. Der dritte Bereich A230 ist ein Bereich, der durch vertikales Projizieren der dritten Erfassungseinheit 230 auf die Referenzebene RP2 gebildet wird.
Der erste Bereich A210, der dritte Bereich A230, und der zweite Bereich A220 sind in dieser Reihenfolge entlang der ersten Richtung (X-Richtung) angeordnet.
10 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an den Magnetsensor 201 angelegt wird. 11 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an den Magnetsensor 201 angelegt wird. In 10 und 11 stellen die Kurven mit Pfeilen schematisch einen magnetischen Fluss in der Umgebung des dritten Bereichs A230 dar. Wie in 10 und 11 dargestellt, wirkt der Magnetfeld-Konversionsabschnitt, der in der dritten Erfassungseinheit 230 enthalten ist, um einen magnetischen Fluss entsprechend einem Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Referenzebene RP2 zu konzentrieren.
Aufgrund der vorstehenden Aktion des Magnetfeld-Konversionsabschnitts wird die erste Erfassungseinheit 210 hinsichtlich der magnetischen Flussdichte höher, wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 210 (siehe 10) ausgesetzt wird, als wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung ausgesetzt wird, die orthogonal ist zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 210 (siehe 11). Die zweite Erfassungseinheit 220 hingegen wird hinsichtlich ihrer magnetischen Flussdichte niedriger, wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 220 (siehe 11) ausgesetzt wird, als wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 220 ausgesetzt wird (siehe 10). Im Ergebnis unterscheiden sich die erste Erfassungseinheit 210 und die zweite Erfassungseinheit 220 stark in ihrer Ausgangseigenschaft, konkret der Eigenschaft einer Veränderung in dem Ausgang in Bezug auf eine Änderung in dem Winkel zwischen der Richtung des externen Magnetfelds und der magnetosensitiven Richtung.
Die 12 und 13 veranschaulichen eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors 301 des zweiten Vergleichsbeispiels. Der Magnetsensor 301 unterscheidet sich von dem Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den folgenden Punkten. Bei dem Magnetsensor 301 besteht die erste Erfassungseinheit 10 lediglich aus dem ersten Teil 11, und weist den zweiten Teil 12 nicht auf. Entsprechend besteht der erste Bereich A10 lediglich aus dem ersten Teilbereich A11 und weist den zweiten Teilbereich A12 nicht auf. Ferner besteht die zweite Erfassungseinheit 20 lediglich aus dem ersten Teil 21 und weist den zweiten Teil 22 nicht auf. Entsprechend besteht der zweite Bereich A20 lediglich aus dem dritten Teilbereich A21 und weist den vierten Teilbereich A22 nicht auf.
Daher ist bei dem Magnetsensor 301 der erste Bereich A10 in einer Richtung parallel zu der ersten Geraden L1 lediglich auf einer Seite des dritten Bereichs A30 vorhanden, und der zweite Bereich A20 ist in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden L2 lediglich auf einer Seite des dritten Bereichs A30 vorhanden. Mit anderen Worten ist der erste Bereich A10 nur auf einer Seite der zweiten Geraden L2 vorhanden und der zweite Bereich A20 ist nur auf einer Seite der ersten Geraden L1 vorhanden. Die erste Erfassungseinheit 10 ist nur auf einer Seite einer YZ-Ebene vorhanden, die die zweite Gerade L2 enthält, und die zweite Erfassungseinheit 20 ist nur auf einer Seite einer XZ-Ebene vorhanden, die die erste Gerade L1 enthält.
12 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an den Magnetsensor 301 angelegt wird. 13 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an den Magnetsensor 301 angelegt wird. In den 12 und 13 deuten die Kurven mit Pfeilen schematisch einen magnetischen Fluss in der Umgebung des dritten Bereichs A30 an.
Wie in 12 dargestellt, wenn ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an den Magnetsensor 301 angelegt wird, sind die Richtung und Dichte des magnetischen Flusses in der Umgebung des dritten Bereichs A30 asymmetrisch in Bezug auf die XZ-Ebene, welche die erste Gerade L1 enthält. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die zweite Erfassungseinheit 20, die so wirkt, dass sie einen magnetischen Fluss konzentriert, lediglich auf einer Seite der XZ-Ebene, welche die erste Gerade L1 enthält, vorhanden ist.
Die erste Erfassungseinheit 10 kann durch die XZ-Ebene, die die erste Gerade L1 enthält, in zwei Teile unterteilt werden. Bei der in 12 dargestellten Situation ist das Magnetfeld in den beiden Teilen der ersten Erfassungseinheit 10 asymmetrisch in Bezug auf die XZ-Ebene, die die erste Gerade L1 enthält. Falls die erste Erfassungseinheit 10 auf der Annahme eingerichtet ist, dass ein Magnetfeld, das symmetrisch bezüglich der XZ-Ebene, welche die erste Gerade L1 enthält, an den beiden Teilen der ersten Erfassungseinheit 10 angelegt werden soll, kann die in 12 dargestellte Situation bewirken, dass die erste Erfassungseinheit 10 bei Anlage des externen Magnetfelds in der X-Richtung gegenüber den Eigenschaften ab Werk eine verschlechterte Eigenschaft besitzt.
Wie in 13 dargestellt sind die Richtung und Dichte des magnetischen Flusses in der Umgebung des dritten Bereichs A30 asymmetrisch in Bezug auf die YZ-Ebene, welche die zweite Gerade L2 enthält, wenn ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an dem Magnetsensor 301 angelegt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die erste Erfassungseinheit 10, die wirkt, um einen magnetischen Fluss zu konzentrieren, nur auf einer Seite der YZ-Ebene, welche die zweite Gerade L2 enthält, vorhanden ist.
Die zweite Erfassungseinheit 20 kann durch die YZ-Ebene, die die zweite Gerade L2 enthält, in zwei Teile unterteilt werden. Bei der in 13 dargestellten Situation ist das Magnetfeld in den beiden Teilen der zweiten Erfassungseinheit 20 asymmetrisch in Bezug auf die YZ-Ebene, die die zweite Gerade L2 enthält. Falls die zweite Erfassungseinheit 20 auf der Annahme eingerichtet ist, dass ein Magnetfeld, das symmetrisch bezüglich der YZ-Ebene ist, welche die erste Gerade L2 enthält, an den beiden Teilen der zweiten Erfassungseinheit 20 angelegt werden soll, kann die in 13 dargestellte Situation bewirken, dass die zweite Erfassungseinheit 20 bei Anlage der externen Magnetfelds in der y-Richtung gegenüber den Eigenschaften ab Werk eine verschlechterte Eigenschaft besitzt.
Es wird nun Bezug genommen auf 14 und 15, um zu beschreiben, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung und eines externes Magnetfeld in der Y-Richtung an dem Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angelegt werden. 14 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an dem Magnetsensor 1 angelegt wird. 15 veranschaulicht, wie ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an dem Magnetsensor 1 angelegt wird. In den 14 und 15 deuten die Kurven mit den Pfeilen schematisch einen magnetischen Fluss in der Umgebung des dritten Bereichs A30 an.
Zunächst erfolgt eine Beschreibung der Wirkung der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dem ersten Vergleichsbeispiel. Wie oben erwähnt wirkt die weichmagnetische Struktur 40, die in der dritten Erfassungseinheit 30 enthalten ist, um einen magnetischen Fluss entsprechend einem Magnetfeld in einer Richtung parallel zu der Referenzebene RP zu konzentrieren.
Bei dem Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird aufgrund der obigen Wirkung der weichmagnetischen Struktur 40 die erste Erfassungseinheit 10 hinsichtlich der magnetischen Flussdichte höher, wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 (siehe 14) ausgesetzt wird, als wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 (siehe 15) ausgesetzt wird. Analog hierzu wird die zweite Erfassungseinheit 20 hinsichtlich der magnetischen Flussdichte höher, wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20 (siehe 5) ausgesetzt wird als wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20 (siehe 14) ausgesetzt wird. Im Ergebnis sind die erste Erfassungseinheit 10 und die zweite Erfassungseinheit 20 gleich oder nahezu gleich hinsichtlich der Ausgangseigenschaft, und insbesondere der Eigenschaft einer Änderung in dem Ausgang in Bezug auf eine Änderung in dem Winkel zwischen der Richtung des externen Magnetfelds und der magnetosensitiven Richtung. Die vorliegende Ausführungsform verhindert daher, dass die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 voneinander verschiedene Ausgangseigenschaften haben.
Die oben beschriebene Wirkung wird merklich durch das Merkmal ausgeübt, dass in der dritten Richtung (Z-Richtung) betrachtet der erste Bereich A10 und der zweite Bereich A20 eine solche Positionsbeziehung haben, dass der erste Bereich A10 mit dem zweiten Bereich A20 übereinstimmt, falls der erste Bereich A10 um 90° um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 gedreht wird.
Die obenstehende Wirkung wird auch merklich vermittels des Merkmals ausgeübt, dass alle Magneterfassungselemente, also die MR-Elemente 100, die in den ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 enthalten sind, mit gleichen Abständen von der Oberseite 51a des Substrats 51, also der Referenzebene RP, angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform erhöht die Wirkung der weichmagnetischen Struktur 40 die magnetische Flussdichte in jeder der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20, wenn ein externes Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung angelegt wird. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Empfindlichkeit von jeder ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20. Diese Wirkung wird merklich durch den Einbezug von zumindest einer der weichmagnetischen Schichten 41 und 43 in der weichmagnetischen Struktur 40 ausgeübt.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Wirkung der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dem zweiten Vergleichsbeispiel. In der vorliegenden Ausführungsform weist der erste Bereich A10 die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 auf. Die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 befinden sich in einer Richtung parallel zu der ersten Geraden L1 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30. Mit anderen Worten sind die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 einander gegenüberliegend, und die zweite Gerade L2 liegt zwischen ihnen. Die ersten und zweiten Teile 11 und 12 der ersten Erfassungseinheit 10 sind einander gegenüberliegend, wobei eine Y-Z-Ebene die zweite Gerade L2 zwischen ihnen enthält.
Der zweite Bereich A20 weist die dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 auf. Die dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 befinden sich in einer Richtung parallel zu der zweiten Geraden L2 auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs A30. Mit anderen Worten sind der dritte und vierte Teilbereich A21 und A22 einander gegenüberliegend, wobei die erste Gerade L1 zwischen ihnen liegt. Die ersten und zweiten Teile 21 und 22 der zweiten Erfassungseinheit 20 sind einander gegenüberliegend, wobei eine XZ-Ebene die erste Geraden L1 zwischen ihnen enthält.
Vermittels dieser Merkmale sind in der vorliegenden Ausführungsform, wenn ein externes Magnetfeld in der X-Richtung an dem Magnetsensor 1 angelegt wird, wie in 14 dargestellt, die Richtung und Dichte des magnetischen Flusses in der Umgebung des dritten Bereichs A30 symmetrisch oder nahezu symmetrisch in Bezug auf die XZ-Ebene, welche die erste Gerade L1 enthält. Wie in 15 dargestellt sind die Richtung und Dichte des magnetischen Flusses in der Umgebung des dritten Bereichs A30 symmetrisch oder nahezu symmetrisch in Bezug auf die YZ-Ebene, welche die zweite Gerade L2 enthält, wenn ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an dem Magnetsensors 1 angelegt wird. Die vorliegende Ausführungsform verhindert daher, dass die Eigenschaften der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 sich gegenüber den jeweiligen Eigenschaften ab Werk verschlechtern.
Die obige Wirkung wird merklich vermittels des Merkmals ausgeübt, dass jeder der ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 eine symmetrische Form in Bezug auf die erste Gerade L1 hat, und jeder der dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 eine symmetrische Form in Bezug auf die zweite Gerade L2 hat.
Wie beschrieben wurde, verhindert die vorliegende Ausführungsform, dass Unterschiede zwischen den Eigenschaften der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 und eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften, die aus der Konstruktion der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 resultiert, eintreten.
[Zweite Ausführungsform]
Nun wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es wird zunächst auf 16 Bezug genommen, um eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zu beschreiben.
In der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich die Positionen der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 von jenen der ersten Ausführungsform. Wie in 16 dargestellt befindet sich die erste Erfassungseinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform an einer solchen Position, dass die erste Erfassungseinheit 10, die in 1 dargestellt ist, um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 gedreht ist. Entsprechend befindet sich der erste Bereich A10 in der vorliegenden Ausführungsform an einer solchen Position, dass der erste Bereich A10, der in 1 dargestellt ist, um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 gedreht ist. Die zweite Erfassungseinheit 20 in der vorliegenden Ausführungsform befindet sich an einer solchen Position, dass die zweite Erfassungseinheit 20, die in 1 dargestellt ist, um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 gedreht ist. Entsprechend befindet sich der zweite Bereich A20 in der vorliegenden Ausführungsform an einer solchen Position, dass der zweite Bereich A20, der in 1 dargestellt ist, um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 gedreht ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Gerade L1, die durch den geometrischen Schwerpunkt C30 verläuft und die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 schneidet, parallel zu der zweiten Richtung (Y-Richtung). Die zweite Gerade L2, die durch den geometrischen Schwerpunkt C30 verläuft und die dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 schneidet, ist parallel zu der ersten Richtung (X-Richtung). Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform die erste Gerade L1 senkrecht zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10, und die zweite Gerade L2 ist senkrecht zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20.
In der vorliegenden Ausführungsform wird aufgrund der Wirkung der weichmagnetischen Struktur 40, die in der dritten Erfassungseinheit 30 enthalten ist, die erste Erfassungseinheit 10 hinsichtlich der magnetischen Flussdichte höher, wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 ausgesetzt wird, als wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 ausgesetzt wird. Analog hierzu wird die zweite Erfassungseinheit 20 höher hinsichtlich ihrer magnetischen Flussdichte, wenn sie einem externen Magnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20 ausgesetzt wird, als wenn sie einem externen Magnetfeld in der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20 ausgesetzt wird. Im Ergebnis sind die erste Erfassungseinheit 10 und die zweite Erfassungseinheit 20 gleich oder nahezu gleich in der Ausgangseigenschaft, genauer gesagt der Charakteristik einer Änderung in dem Ausgang in Bezug auf einer Änderung in dem Winkel zwischen der Richtung des externen Magnetfelds und der magnetosensitiven Richtung. Die vorliegende Ausführungsform verhindert deshalb wie die erste Ausführungsform, dass die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 unterschiedliche Ausgangseigenschaften haben.
Es wird angemerkt, dass die Wirkungen des Magnetsensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform, also die Wirkung, dass die Sensitivität von jeder ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 durch die Wirkung der weichmagnetischen Struktur 40 verbessert werden kann, in der vorliegenden Ausführungsform nicht erzielbar sind.
Die Ausgestaltung, Funktionsweise und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform sind im Übrigen die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
[Dritte Ausführungsform]
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Zunächst wird Bezug genommen auf 17, um eine schematische Ausgestaltung eines Magnetsensors 1 gemäß der dritten Ausführungsform zu beschreiben.
Die erste Erfassungseinheit 10, die zweite Erfassungseinheit 20, und die dritte Erfassungseinheit 30 in der vorliegenden Ausführungsform befinden sich jeweils an solchen Positionen, dass die erste Erfassungseinheit 10, die zweite Erfassungseinheit 20, und die dritte Erfassungseinheit 30, die in 1 dargestellt sind, um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 gedreht sind. Entsprechend befinden sich der erste Bereich A10, der zweite Bereich A20 und der dritte Bereich A30 in der vorliegenden Ausführungsform jeweils an solchen Positionen, dass der erste Bereich A10, der zweite Bereich A20 und der dritte Bereich A30, die in 1 dargestellt sind, um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn um den geometrischen Schwerpunkt C30 gedreht sind.
Wie in der ersten Ausführungsform weist die erste Erfassungseinheit 10 den ersten Teil 11 und den zweiten Teil 12 auf, und der erste Bereich A10 weist den ersten und zweiten Teilbereich A11 und A12 auf. Die zweite Erfassungseinheit 20 weist den ersten Teil 21 und den zweiten Teil 22 auf, und der zweite Bereich A20 weist den dritten und vierten Teilbereich A21 und A22 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Gerade L1, die durch den geometrischen Schwerpunkt C30 verläuft und die ersten und zweiten Teilbereiche A11 und A12 schneidet, einen Winkel von 45° mit der ersten Richtung (X-Richtung), und die zweite Gerade L2, die durch den geometrischen Schwerpunkt C30 verläuft und die dritten und vierten Teilbereiche A21 und A22 schneidet, bildet einen Winkel von 45° mit der zweiten Richtung (der Y-Richtung).
Nun wird ein Beispiel von Ausgestaltungen der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben. In diesem Beispiel, wie in der ersten Ausführungsform, weist der erste Teil 11 der ersten Erfassungseinheit 10 die Widerstandsabschnitte Rx1 und Rx4 auf, und der zweite Teil 12 der ersten Erfassungseinheit 10 weist die Widerstandsabschnitte Rx2 und Rx3 auf. Die Widerstandsabschnitte Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 sind mit dem Stromversorgungsanschluss Vx, den Ausgangsanschlüssen Vx+, Vx-, und dem Masseanschluss G auf die gleiche Weise verbunden wie in der ersten Ausführungsform. 18 zeigt ebenfalls die Verdrahtung für die erste Erfassungseinheit 10.
Der erste Teil 21 der zweiten Erfassungseinheit 20 weist die Widerstandsabschnitte Ry1 und Ry4 auf, und der zweite Teil 22 der zweiten Erfassungseinheit 20 weist die Widerstandsabschnitte Ry2 und Ry3 auf. Die Widerstandsabschnitte Ry1, Ry2, Ry3, und Ry4 sind mit dem Stromversorgungsanschluss Vy, den Ausgangsanschlüssen Vy+, Vy- und dem Masseanschluss G auf die gleiche Weise verbunden wie in der ersten Ausführungsform. 19 zeigt ebenfalls die Verdrahtung für die zweite Erfassungseinheit 20.
Die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in der Widerstandsabschnitten Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Ry1, Ry2, Ry3 und Ry4 sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. In 18 und 19 deuten die vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente an.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkel, der die erste Gerade L1 mit der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10 bildet, also einer Richtung parallel zu der ersten Richtung (X-Richtung), gleich 45°. Der Winkel, den die zweite Gerade L2 mit der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20, also einer Richtung parallel zu der zweiten Richtung (Y-Richtung) bildet, ist gleich 45°. Hierdurch sind in der vorliegenden Ausführungsform die erste Erfassungseinheit 10 und die zweite Erfassungseinheit 20 gleich oder nahezu gleich in der Ausgangseigenschaft, genauer gesagt der Charakteristik einer Änderung in dem Ausgang in Bezug auf eine Änderung in dem Winkel zwischen der Richtung des externen Magnetfelds und der magnetosensitiven Richtung. Die vorliegende Ausführungsform verhindert daher, wie auch die erste Ausführungsform, dass die erste und zweite Erfassungseinheit 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 voneinander verschiedene Ausgangseigenschaften haben.
Die Ausgestaltung, Funktionsweise und Wirkung der vorliegenden Ausführungsform sind im Übrigen die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform.
[Vierte Ausführungsform]
Nun wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es wird zunächst Bezug genommen auf 20, um Unterschiede des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu dem Magnetsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform zu beschreiben. In der vorliegenden Ausführungsform stimmt die erste Richtung mit einer Richtung überein, die um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn in 20 von der X-Richtung gedreht ist, und die zweite Richtung stimmt mit einer Richtung überein, die um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn in 20 von der Y-Richtung gedreht ist. Nachfolgend wird die erste Richtung in der vorliegenden Ausführungsform durch das Bezugszeichen D1 bezeichnet, und die zweite Richtung in der vorliegenden Ausführungsform wird durch das Bezugszeichen D2 bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Gerade L1 parallel zu der ersten Richtung D1, und die zweite Gerade L2 ist parallel zu der zweiten Richtung D2.
Die erste Erfassungseinheit 10 ist eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Komponente in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung D1 eines externen Magnetfelds zu erfassen. Konkret haben in der vorliegenden Ausführungsform die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Rx1 und Rx4 der ersten Erfassungseinheit 10 Magnetisierungen in der ersten Richtung D1. Die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Rx2 und Rx3 der ersten Erfassungseinheit 10 haben Magnetisierungen in der zu der ersten Richtung D1 entgegengesetzten Richtung. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung parallel zu der ersten Richtung D1 die magnetosensitive Richtung der ersten Erfassungseinheit 10.
Die zweite Erfassungseinheit 20 ist eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Komponente in einer Richtung parallel zu der zweiten Richtung D2 eines externen Magnetfelds zu erfassen. Konkret haben in der vorliegenden Ausführungsform die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Ry1 und Ry4 der zweiten Erfassungseinheit 20 Magnetisierungen in der zweiten Richtung D2. Die Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsabschnitten Ry2 und Ry3 der zweiten Erfassungseinheit 20 haben Magnetisierungen in der zu der zweiten Richtung D2 entgegengesetzten Richtung. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung parallel zu der zweiten Richtung D2 die magnetosensitive Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20.
In 20 deuten die vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit festgelegter Magnetisierung der MR-Elemente an.
Die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 der vorliegenden Ausführungsform haben eine Ausgestaltung, die durch Drehen der ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 der ersten Ausführungsform um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn erhalten wird.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines Falls der Erfassung einer Komponente in einer Richtung parallel zu der X-Richtung eines externen Magnetfelds und einer Komponente in einer Richtung parallel zu der Y-Richtung des externen Magnetfelds mittels der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 der vorliegenden Ausführungsform. Eine Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vx+ und dem Ausgangsanschluss Vxwird durch das Bezugszeichen V1 dargestellt, und eine Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangsanschluss Vy+ und dem Ausgangsanschluss Vy- wird durch das Bezugszeichen V2 dargestellt. Ein Erfassungswert der Komponente in der Richtung parallel zu der X-Richtung des externen Magnetfelds hat eine Entsprechung zu einem Wert Sx, der durch Gleichung (1) unten gegeben ist. Ein Erfassungswert der Komponente in der Richtung parallel zu der Y-Richtung des externen Magnetfelds hat eine Entsprechung zu einem Wert Sy, der durch Gleichung (2) unten gegeben ist. $Sx = V1 - V2$
$Sy = V1 + V2$
Der Erfassungswert der Komponente in der Richtung parallel zu der X-Richtung des externen Magnetfelds kann erhalten werden, indem der Wert Sx einer Amplituden- oder Versatz-Einstellung ausgesetzt wird. Der Erfassungswert der Komponente in der Richtung parallel zu der Y-Richtung des externen Magnetfelds kann erhalten werden, indem der Wert Sy einer Amplituden- oder Versatz-Einstellung ausgesetzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Gerade L1 parallel zu der magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10, und die zweite gerade L2 ist parallel zu der magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20. Im Ergebnis sind in der vorliegenden Ausführungsform die erste Erfassungseinheit 10 und die zweite Erfassungseinheit 20 gleich oder nahezu gleich in der Ausgangseigenschaft, genauer gesagt der Charakteristik einer Änderung in dem Ausgang in Bezug auf eine Änderung in dem Winkel zwischen der Richtung des externen Magnetfelds und der magnetosensitiven Richtung, wie in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform verhindert daher, wie auch die erste Ausführungsform, dass die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 unterschiedliche Ausgangseigenschaften haben.
Die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 der vorliegenden Ausführungsform können eine Ausgestaltung haben, die erhalten wird, indem die ersten bis dritten Erfassungseinheiten 10, 20 und 30 der zweiten Ausführungsform entgegen dem Uhrzeigersinn um 45° um den geometrischen Schwerpunkt C30 des dritten Bereichs A30 gedreht werden. In einem solchen Fall verläuft die erste Gerade L1 parallel zur zweiten Richtung D2 und senkrecht zur magnetosensitiven Richtung der ersten Erfassungseinheit 10. Die zweite Gerade L2 verläuft parallel zur ersten Richtung D1 und senkrecht zur magnetosensitiven Richtung der zweiten Erfassungseinheit 20. In einem solchen Fall wird, durch eine ähnliche Wirkung wie jener in der zweiten Ausführungsform, verhindert, dass die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 10 und 20 aufgrund der weichmagnetischen Struktur 40 unterschiedliche Ausgangseigenschaften haben.
Die übrigen Ausgestaltungen, Funktionen und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln jenen der ersten bis dritten Ausführungsformen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifizierungen daran vorgenommen werden. Beispielsweise sind die Konfigurationen der ersten bis dritten Erfassungseinheiten nicht auf jene in den vorgenannten Ausführungsformen veranschaulichten Beispiele beschränkt, sondern können, insofern die Erfordernisse der beigefügten Ansprüche erfüllt werden, frei gewählt werden.
Es liegt nahe, dass in Anbetracht der obigen Lehre zahlreiche Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Somit wird angemerkt, dass innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen, die Erfindung in anderen Ausführungsformen als den vorgenannten, besonders bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9530957 B2 [0003, 0006]
JP 2016118409 A [0004, 0007]

Claims

Magnetsensor (1), aufweisend: eine erste Erfassungseinheit (10) zur Erfassung einer ersten Komponente eines externen Magnetfelds, wobei die erste Komponente in einer Richtung parallel zu einer ersten Richtung verläuft; eine zweite Erfassungseinheit (20) zur Erfassung einer zweiten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die zweite Komponente in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung verläuft; eine dritte Erfassungseinheit (30) zur Erfassung einer dritten Komponente des externen Magnetfelds, wobei die dritte Komponente in einer Richtung parallel zu einer dritten Richtung verläuft; und eine Halterung (50) zum Halten der ersten bis dritten Erfassungseinheiten (10, 20, 30), dadurch gekennzeichnet, dass: die ersten bis dritten Richtungen orthogonal zueinander sind; jede der ersten bis dritten Erfassungseinheiten (10, 20, 30) zumindest ein Magneterfassungselement aufweist; die dritte Erfassungseinheit (30) ferner eine weichmagnetische Struktur (40) aufweist, die aus einem weichmagnetischen Material gebildet ist; die Halterung (50) eine Referenzebene (RP) orthogonal zu der dritten Richtung aufweist; die Referenzebene (RP) einen ersten Bereich (A10), einen zweiten Bereich (A20), und einen dritten Bereich (A30) aufweist, die voneinander verschieden sind; der erste Bereich (10) ein Bereich ist, der gebildet wird, indem die erste Erfassungseinheit (10) vertikal auf die Referenzebene (RP) projiziert wird; der zweite Bereich (A20) ein Bereich ist, der gebildet wird, indem die zweite Erfassungseinheit (20) vertikal auf die Referenzebene (RP) projiziert wird; der dritte Bereich (A30) ein Bereich ist, der gebildet wird, indem die dritte Erfassungseinheit (30) vertikal auf die Referenzebene (RP) projiziert wird; und der erste Bereich (A10) einen ersten Teilbereich (A11) und einen zweiten Teilbereich (A12) aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu einer ersten Geraden (L1) auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs (A30) befinden; und der zweite Bereich (A20) einen dritten Teilbereich (A21) und einen vierten Teilbereich (A22) aufweist, die sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Geraden (L2) auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Bereichs (A30) befinden, wobei die erste Gerade (L1) und die zweite Gerade (L2) zwei zueinander orthogonale Geraden sind, die durch einen geometrischen Schwerpunkt (C30) des dritten Bereichs (A30) verlaufen und senkrecht zu der dritten Richtung sind.
Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei kein Teil des ersten Bereichs (A10) von der zweiten Geraden (L2) geschnitten wird, und kein Teil des zweiten Bereichs (A20) von der ersten Geraden (L1) geschnitten wird.
Magnetsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halterung (50) ein Substrat (51) mit einer Oberseite (51a) aufweist, die ersten bis dritten Erfassungseinheiten (10, 20, 30) auf oder über der Oberseite (51a) des Substrats (51) angeordnet sind, und die Referenzebene (RP) die Oberseite (51a) des Substrats (51) ist.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Magneterfassungselemente, die in den ersten bis dritten Erfassungseinheiten (10, 20, 30) enthalten sind, mit gleichen Abständen von der Referenzebene (RP) angeordnet sind.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die weichmagnetische Struktur (40) einen Magnetfeld-Konversionsabschnitt (42) aufweist, der eingerichtet ist, die dritte Komponente des externen Magnetfelds aufzunehmen und eine Ausgangsmagnetfeldkomponente auszugeben, wobei die Ausgangsmagnetfeldkomponente in einer Richtung senkrecht zu der dritten Richtung liegt, die Ausgangsmagnetfeldkomponente eine Stärke hat, die eine Entsprechung zu einer Stärke der dritten Komponente des externen Magnetfelds hat, und die dritte Erfassungseinheit (30) die Stärke der Ausgangsmagnetfeldkomponente erfasst.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die weichmagnetische Struktur (40) zumindest eine weichmagnetische Schicht (41, 43) aufweist.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, in der dritten Richtung betrachtet, der erste Bereich (A10) und der zweite Bereich (A20) eine derartige Positionsbeziehung haben, dass der erste Bereich (A10) mit dem zweiten Bereich (A20) übereinstimmt, falls der erste Bereich (A10) um 90° um den geometrischen Schwerpunkt (C30) des dritten Bereichs (A30) gedreht wird.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder der ersten und zweiten Teilbereiche (A11, A12) eine symmetrische Form in Bezug auf die erste Gerade (L1) hat, und jeder der dritten und vierten Teilbereiche (A21, A22) eine symmetrische Form in Bezug auf die zweite Gerade (L2) hat.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das zumindest eine Magneterfassungselement zumindest ein magnetoresistives Element (100) ist.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Gerade (L1) parallel zu der ersten Richtung ist.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Gerade (L1) parallel zu der zweiten Richtung ist.
Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Gerade (L1) einen Winkel von 45° mit der ersten Richtung bildet.