JP2010133854A - Magnetic detection circuit element and magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被検出体の通過によって生じる磁束密度の変化により被検出体を検出する磁気検出回路素子、およびこれを用いた磁気センサに関するものである。 The present invention relates to a magnetic detection circuit element that detects a detected object by a change in magnetic flux density caused by the passage of the detected object, and a magnetic sensor using the same.
現在、各種の回転センサが利用されている中、磁気を利用した回転センサが存在する。そして、このような回転センサは、筐体内に永久磁石を配置し、該永久磁石の被検出体側に磁気抵抗素子を有する磁気検出回路素子を配置した構造を有する。この磁気検出回路素子では、一般的にSi等の半絶縁性基板上に、磁束密度の変化により抵抗値が変化するInSb等の半導体膜を長尺状に形成し、さらに半導体膜の上面に導体からなる短絡電極を長尺方向に沿って複数形成することで磁気抵抗素子を構成する。そして、磁気検出回路素子は、複数(例えば一対)の磁気抵抗素子を直列接続し、当該直列回路に一定値からなる直流電圧を印加し続け、複数の磁気抵抗素子同士の接続点での分圧電圧を検出電圧信号として出力する。したがって、このような磁気検出回路素子は、直流電圧を印加させるための入力電圧用電極、グランドに接続させるためのグランド接続用電極、検出電圧信号を出力するための出力電圧用電極が半絶縁性基板上に形成された構成となる。 Currently, rotation sensors using magnetism exist among various rotation sensors. And such a rotation sensor has the structure which has arrange | positioned the permanent magnet in the housing | casing, and has arrange | positioned the magnetic detection circuit element which has a magnetoresistive element in the to-be-detected body side of this permanent magnet. In this magnetic detection circuit element, a semiconductor film such as InSb whose resistance value changes due to a change in magnetic flux density is generally formed on a semi-insulating substrate such as Si, and a conductor is formed on the upper surface of the semiconductor film. A magnetoresistive element is formed by forming a plurality of short-circuit electrodes made of The magnetic detection circuit element connects a plurality (for example, a pair) of magnetoresistive elements in series, continues to apply a DC voltage having a constant value to the series circuit, and divides the voltage at the connection point of the plurality of magnetoresistive elements. The voltage is output as a detection voltage signal. Therefore, in such a magnetic detection circuit element, an input voltage electrode for applying a DC voltage, a ground connection electrode for connection to the ground, and an output voltage electrode for outputting a detection voltage signal are semi-insulating. The structure is formed on the substrate.
ここで、上述のように半絶縁性基板としてSiを用い、半導体膜としてInSbを用いる場合のように、半絶縁性基板と半導体膜との抵抗値比が小さい場合で、且つ、出力電圧用電極が入力電圧用電極やグランド接続用電極に近接して配置されている場合には、半導体膜に流れるべき電流が半絶縁性基板内を流れてしまいリーク電流が発生する。このため、磁気抵抗素子の接続点(中点)から得られる検出電圧信号の電圧値(以下、「中点電圧」と称する。)の初期値が、リーク電流の発生しない前提からなる設計値に対してズレるという問題が発生する。以下、この問題を、「中点電圧偏差」が大きくなると称する。さらに、半絶縁性基板の抵抗温度特性と半導体膜の抵抗温度特性とが異なることにより、中点電圧が温度により変化するという問題も発生する。 Here, as described above, when Si is used as the semi-insulating substrate and InSb is used as the semiconductor film, the resistance value ratio between the semi-insulating substrate and the semiconductor film is small, and the output voltage electrode Is disposed in the vicinity of the input voltage electrode and the ground connection electrode, the current that should flow through the semiconductor film flows through the semi-insulating substrate and a leak current is generated. For this reason, the initial value of the voltage value (hereinafter referred to as “middle point voltage”) of the detection voltage signal obtained from the connection point (middle point) of the magnetoresistive element is a design value based on the premise that no leakage current occurs. The problem of misalignment occurs. Hereinafter, this problem is referred to as “midpoint voltage deviation” becoming large. Furthermore, since the resistance temperature characteristics of the semi-insulating substrate and the resistance temperature characteristics of the semiconductor film are different, there is a problem that the midpoint voltage varies with temperature.
そこで、従来、「中点電圧偏差」が大きくなる問題を解決するため、特許文献1では、半絶縁性基板であるSi基板の比抵抗や厚みを規制したり、半絶縁性基板とは異なる特性の層を設けたり、半絶縁性基板に溝を設けたりすることで、半絶縁性基板へのリーク電流の流れを防止している。 Therefore, conventionally, in order to solve the problem that the “midpoint voltage deviation” becomes large, in Patent Document 1, the specific resistance and thickness of the Si substrate which is a semi-insulating substrate are regulated, or characteristics different from those of the semi-insulating substrate. By providing this layer or by providing a groove in the semi-insulating substrate, the flow of leak current to the semi-insulating substrate is prevented.
また、中点電圧の温度特性に関する問題を解決するため、特許文献2では、半導体膜に対して意図的に不純物をドーピングして半導体膜の温度による抵抗値の変化が少なくなるようにしている。
しかしながら、特許文献1,2に示す構成や方法では、半絶縁性基板に対して新たな層を挿入したり、半絶縁性基板に物理的な加工を行なったり、半導体膜の形成時に不純物をドーピングするため、磁気検出回路素子全体として形成が容易でなかったり、複雑な工程を経由しなければ形成できない、という問題が生じる。
However, in the configurations and methods shown in
したがって、本発明の目的は、簡素な構造および製造方法を用いて、中点電圧偏差を小さくするとともに中点電圧の温度特性を良好にすることができる磁気検出回路素子を実現することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to realize a magnetic detection circuit element capable of reducing the midpoint voltage deviation and improving the temperature characteristics of the midpoint voltage using a simple structure and manufacturing method.
この発明の磁気検出回路素子は、複数の磁気抵抗回路素子の直列回路、入力電圧用電極、グランド接続用電極、出力電圧用電極、および、これらを電気的に接続する第1接続電極、第2接続電極、第3接続電極が半絶縁性基板の一主面上に形成されてなる。磁気抵抗素子は、それぞれが磁束密度の変化に応じて抵抗値が変化する。入力電圧用電極は、第1接続電極により直列回路へ接続して該直列回路へ検出用入力電圧を印加する。グランド接続用電極は、第2接続電極により直列回路をグランドに接続する。出力電圧用電極は、第3接続電極により直列回路を構成する複数の磁気抵抗素子同士の接続点に接続し、該複数の磁気抵抗素子による分圧に基づく検出電圧を出力する。そして、この磁気検出回路素子は、第3接続電極と第1接続電極または第2接続電極との間で検出用入力電圧の印加により半絶縁性基板を介して所定のリーク電流が流れるように、補正用電極が形成されている。 The magnetic detection circuit element according to the present invention includes a series circuit of a plurality of magnetoresistive circuit elements, an input voltage electrode, a ground connection electrode, an output voltage electrode, and a first connection electrode and a second connection electrode that electrically connect them. A connection electrode and a third connection electrode are formed on one main surface of the semi-insulating substrate. Each of the magnetoresistive elements changes in resistance value according to a change in magnetic flux density. The input voltage electrode is connected to the series circuit by the first connection electrode and applies the detection input voltage to the series circuit. The ground connection electrode connects the series circuit to the ground by the second connection electrode. The output voltage electrode is connected to a connection point between the plurality of magnetoresistive elements constituting the series circuit by the third connection electrode, and outputs a detection voltage based on the voltage division by the plurality of magnetoresistive elements. The magnetic detection circuit element is configured such that a predetermined leakage current flows through the semi-insulating substrate by applying a detection input voltage between the third connection electrode and the first connection electrode or the second connection electrode. A correction electrode is formed.
この構成では、補正用電極により出力電圧用電極と、グランド接続用電極または入力電圧用電極との間に、リーク電流が流れる。このように、補正用電極の形成前に生じるリーク電流に加えて補正用電極の形成によるリーク電流を加えることで、リーク電流全体により中点電圧偏差に与える影響が変化する。ここで、補正用電極の形成に基づくリーク電流による中点電圧偏差への影響を利用して、補正用電極の形成前のリーク電極による中点電圧偏差への影響を相殺する形状の補正用電極を用いることで、中点電圧偏差が小さくなる。さらに、リーク電流同士が相殺されることで、半絶縁性基板と半導体膜との抵抗温度特性の相違による中点電圧の温度特性が安定化される。この際、補正用電極は、他の電極のパターニングと同時に行うことができるので、形成が容易となる。 In this configuration, a leakage current flows between the output voltage electrode and the ground connection electrode or the input voltage electrode by the correction electrode. In this way, by adding the leakage current due to the formation of the correction electrode in addition to the leakage current generated before the formation of the correction electrode, the influence on the midpoint voltage deviation is changed by the entire leakage current. Here, the correction electrode having a shape that offsets the influence on the midpoint voltage deviation caused by the leak electrode before the correction electrode is formed by using the influence on the midpoint voltage deviation caused by the leak current based on the formation of the correction electrode By using, the midpoint voltage deviation is reduced. Furthermore, since the leak currents are canceled out, the temperature characteristic of the midpoint voltage due to the difference in resistance temperature characteristics between the semi-insulating substrate and the semiconductor film is stabilized. At this time, the correction electrode can be formed at the same time as the patterning of the other electrodes, so that it is easy to form.
また、この発明の磁気検出回路素子の補正用電極は、第3接続電極に連続する第1補正用電極と、第1接続電極または第2接続電極に連続する第2補正用電極とを備える。そして、第1補正用電極と第2補正用電極との間でリーク電流が流れるように、補正用電極の形状および配置位置で決定されている。 In addition, the correction electrode of the magnetic detection circuit element of the present invention includes a first correction electrode continuous with the third connection electrode and a second correction electrode continuous with the first connection electrode or the second connection electrode. Then, the shape and arrangement position of the correction electrode are determined so that a leakage current flows between the first correction electrode and the second correction electrode.
この構成では、上述のリーク電流を意図的に発生させる補正用電極のより具体的な形状として、接続電極に対して形状的に連続する構造を用いている。これにより、いずれの接続電極間でリーク電流を発生させるかを視覚的に容易に判断することができる。 In this configuration, a structure that is geometrically continuous with the connection electrode is used as a more specific shape of the correction electrode that intentionally generates the above-described leakage current. This makes it easy to visually determine which connection electrode generates the leak current.
また、この発明の磁気検出回路素子の補正用電極は、第1接続電極、第2接続電極、および第3接続電極のいずれにも連続しない形状からなる島状補正用電極である。そして、島状補正用電極を介して第3接続電極と第1接続電極または第2接続電極との間でリーク電流が流れるように、形状および配置位置で決定されている。 In addition, the correction electrode of the magnetic detection circuit element of the present invention is an island-shaped correction electrode having a shape that is not continuous with any of the first connection electrode, the second connection electrode, and the third connection electrode. Then, the shape and the arrangement position are determined so that a leakage current flows between the third connection electrode and the first connection electrode or the second connection electrode via the island-shaped correction electrode.
この構成では、上述のリーク電流を意図的に発生させる補正用電極のより具体的な形状として、接続電極に対して形状的に連続しない構造を用いている。これにより、補正用電極を接続電極に対して形状的に連続させなければならないという設計上に制約がなくなり、設計自由度が向上する。 In this configuration, a structure that is not continuous in shape with respect to the connection electrode is used as a more specific shape of the correction electrode that intentionally generates the above-described leakage current. As a result, there is no restriction on the design that the correction electrode must be geometrically continuous with the connection electrode, and the degree of freedom in design is improved.
また、この発明の磁気センサは、上述の磁気検出回路素子を備えるとともに、該磁気検出回路素子を永久磁石に対する被検出体側で且つ一主面が被検出体側になるように配置する筐体と、該筐体内に設けられ、磁気検出回路素子の入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極のいずれかに接続する接続導体と、を備える。 Further, a magnetic sensor of the present invention includes the above-described magnetic detection circuit element, and a housing that is arranged so that the magnetic detection circuit element is on the detected body side with respect to the permanent magnet and one main surface is on the detected body side, A connection conductor provided in the housing and connected to any one of the input voltage electrode, the output voltage electrode, and the ground connection electrode of the magnetic detection circuit element.
この構成では、上述の磁気検出回路素子を用いることで、中点電圧偏差が小さく、温度変化による影響を抑制した磁気センサが実現される。 In this configuration, by using the above-described magnetic detection circuit element, a magnetic sensor having a small midpoint voltage deviation and suppressing the influence due to temperature change is realized.
この発明によれば、簡素な構造で且つ複雑な製造工程を用いなくても、中点電圧偏差を小さくできるとともに中点電圧の温度による変化を抑制できる磁気検出回路素子を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a magnetic detection circuit element having a simple structure and capable of reducing the midpoint voltage deviation and suppressing changes in the midpoint voltage due to temperature without using a complicated manufacturing process.
本発明の第1の実施形態に係る磁気検出回路素子および磁気センサについて図を参照して説明する。
図1(A)は本実施形態の磁気検出回路素子11の構成を示す平面図であり、図1(B)は当該磁気検出回路素子11の概念を説明するための等価回路図である。なお、図1(A)、(B)に示す点線からなる回路部分は、実際にディスクリート部品や電極パターンのような有形の部材が設置されたものを表しているのではなく、磁気検出回路素子11の特性上、点線で表現される機能が存在することを示している。
A magnetic detection circuit element and a magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the magnetic
磁気検出回路素子11は、Si,GaAs等を基材とする所定厚みを有する半絶縁性基板12を備える。ここでいう半絶縁性基板とは、不純物を含まない基板において高抵抗(比抵抗が数MΩ)を示す半導体基板のことをいう。半絶縁性基板12の一方の主面(本発明の「一主面」に相当する。)には、InSb,GaAs,NiSb,InAs等を材料とする半導体膜13A,13Bが形成されている。半導体膜13A,13Bは、平面視した状態で長尺状に形成されており、長尺方向が平行になるように配置されている。半導体膜13A,13Bの表面には、導電性材料からなる短絡電極が長尺方向に沿って所定の間隔パターンで形成されている。この短絡電極の形成パターンにより半導体膜13A,13Bの被検体の通過による磁束密度の変化に対する感度、すなわち、磁束密度の変化量に応じて抵抗値が変化する割合が設定される。そしてこのように短絡電極が形成された半導体膜13A,13Bにより磁気抵抗素子MR1,MR2が構成される。なお、以下の説明では、特別な記載をしない限り、短絡電極付きの半導体膜を単に半導体膜として取り扱う。
The magnetic
入力電圧用電極14、グランド接続用電極15、出力電圧用電極16は、半導体膜13A,13Bの長尺方向に沿って、半絶縁性基板12の一方端(図1(A)を見た左端)から、グランド接続用電極15、入力電圧用電極14、出力電圧用電極16の順で配列して形成されている。ここで、入力電圧用電極14、グランド接続用電極15、出力電圧用電極16は、半絶縁性基板12上における半導体膜13A,13Bの形成領域外の領域で、且つ半導体膜13A側の領域に形成されている。
The
入力電圧用電極14は、導電性材料からなる接続電極17Aにより半導体膜13Aの長尺方向の一方端に接続する。グランド接続用電極15は、接続電極17Bにより半導体膜13Bの長尺方向の一方端に接続する。出力電圧用電極16は、接続電極17Cにより半導体膜13Aおよび半導体膜13Bの長尺方向の他方端に接続する。
The
このような構成とすることで、磁気検出回路素子11は、図1(B)の実線で示すように、磁気抵抗素子MR1と磁気抵抗素子MR2とを、入力電圧用電極14(Vin)とグランド接続用電極15(GND)との間に直列接続し、磁気抵抗素子MR1,MR2の接続点を出力電圧用電極16(Vout)へ接続した回路構成を実現している。このような構成の磁気検出回路素子11の入力電圧用電極14へ例えば5.0V等の直流電圧を印加すると、理想的には出力電圧用電極16から、磁気抵抗素子MR1と磁気抵抗素子MR2による分圧比に応じた電圧値の直流電圧が出力される。
With this configuration, the magnetic
しかしながら、上述の従来技術に示したように、入力電圧用電極14、グランド接続用電極15、出力電圧用電極16の内の隣り合う電極間でリーク電流が流れる。すなわち、図1のRr1,Rr2に示すように、隣り合う電極間にリーク抵抗が接続されたような回路構成となる。これにより、等価回路的には、図1(B)の実線部分および点線部分におけるリーク抵抗Rr1,Rr2が接続される回路部に示すように、入力電圧用電極14(Vin)とグランド接続用電極15(GND)との間にリーク抵抗Rr1が接続され、入力電圧用電極14(Vin)と出力電圧用電極16(Vout)との間に、磁気抵抗素子MR1とリーク抵抗Rr2との並列回路が接続され、出力電圧用電極16(Vout)とグランド接続用電極15(GND)との間に、磁気抵抗素子MR2が接続された構成となる。
However, as shown in the prior art described above, a leak current flows between adjacent electrodes of the
そこで、本実施形態の磁気検出回路素子11では、さらに、接続電極17Bに対して形状的に連続するライン状電極からなる第1補正用電極181と、接続電極17Cに対して形状的に連続するライン状電極からなる第2補正用電極182とが、半絶縁性基板12上に形成されている。第1補正用電極181および第2補正用電極182は、半導体膜13A,13Bの形成領域を挟んで、入力電圧用電極14、グランド接続用電極15、出力電圧用電極16の形成領域と反対側の領域に形成されている。
Therefore, in the magnetic
第1補正用電極181は、接続電極17Bに対して形状的に連続し、半導体膜13A,13Bの長尺方向に直交する方向に延びる部分ライン電極181Aを備える。また、第1補正用電極181は、部分ライン電極181Aに対して形状的に連続し、前記長尺方向に沿って延びる部分ライン電極181Bを備える。
The
第2補正用電極182は、接続電極17Cに対して形状的に連続し、前記長尺方向に直交する方向に延びる部分ライン電極182Aを備える。また、第2補正用電極182は、部分ライン電極182Aに対して形状的に連続し、前記長尺方向に沿って延びる部分ライン電極182Bを備える。
The
第1補正用電極181における接続電極17Bに対して反対側の端部と、第2補正用電極182における接続電極17Cに対して反対側の端部とは、所定間隔で離間されている。この間隔は、検出用入力電圧が入力電圧用電極14から印加されている状態で、第1補正用電極181と第2補正用電極182との間でリーク電流が流れ、リーク抵抗Rc1が発生する距離に設定されている。これにより、接続電極17B,17C間、すなわちグランド接続用電極15(GND)と出力電圧用電極16(Vout)との間に新たなリーク抵抗Rc1が挿入された回路構成となる。
An end portion of the
すなわち、図1(B)に示すように、入力電圧用電極14(Vin)と出力電圧用電極16(Vout)との間に、磁気抵抗素子MR1とリーク抵抗Rr2との並列回路が接続され、出力電圧用電極16(Vout)とグランド接続用電極15(GND)との間に、磁気抵抗素子MR2とリーク抵抗Rc1との並列回路が接続され、入力電圧用電極14(Vin)とグランド接続用電極15(GND)との間にリーク抵抗Rr1が接続された構成となる。 That is, as shown in FIG. 1B, a parallel circuit of a magnetoresistive element MR1 and a leakage resistor Rr2 is connected between the input voltage electrode 14 (Vin) and the output voltage electrode 16 (Vout). A parallel circuit of the magnetoresistive element MR2 and the leakage resistor Rc1 is connected between the output voltage electrode 16 (Vout) and the ground connection electrode 15 (GND), and the input voltage electrode 14 (Vin) and ground connection are connected. The leakage resistance Rr1 is connected to the electrode 15 (GND).
ここで、磁気抵抗素子MR1,MR2との分圧比に対して、リーク抵抗Rr2とリーク抵抗Rc1との分圧比が一致するように、第1補正用電極181および第2補正用電極182の形状および形成位置を設定する。例えば、磁気抵抗素子MR1,MR2の抵抗値が一致する場合であれば、リーク抵抗Rr2の抵抗値と、リーク抵抗Rc1の抵抗値とが一致するように、第1補正用電極181および第2補正用電極182の形状および形成位置を設定する。これにより、第1補正用電極181および第2補正用電極182が形成されていない状態の電極パターンに起因して生じるリーク抵抗Rr2による中点電圧偏差を抑制して小さくすることができる。この際、リーク抵抗Rr2とリーク抵抗Rc1とによる直列合成抵抗値は、磁気抵抗素子MR1,MR2の直列合成抵抗値に対して、大幅に大きい値(例えば、100倍以上)にするとよい。これにより、入力電圧用電極14から与えられた直流電圧による電流は、主として、磁気抵抗素子MR1,MR2側に流れ、リーク抵抗Rr2の並列回路およびリーク抵抗Rc1側には流れない。したがって、検出感度を低下させることがなく、磁束密度の変化を検出することができる。
Here, the shapes of the
このように本実施形態の構成を用いることで、中点電圧偏差を小さく抑えることができるとともに、中点電圧の温度変化を抑制する磁気検出回路素子を実現することができる。この際、補正用電極による各リーク抵抗の抵抗値を適宜大きく設定することで、検出感度を下げることなく検出を行うことができる。さらに、補正用電極は、入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極、および接続電極と同じ材料で形成可能であり、半絶縁性基板12の一主面に形成された電極パターンの一部と見なすことができるので、入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極、および接続電極と同時にパターニングすることができ、簡素な構造および簡素な製造方法で形成することができる。
Thus, by using the configuration of the present embodiment, it is possible to realize a magnetic detection circuit element that can suppress the midpoint voltage deviation to a small level and suppress the temperature change of the midpoint voltage. At this time, detection can be performed without lowering the detection sensitivity by appropriately setting the resistance value of each leak resistance by the correction electrode. Further, the correction electrode can be formed of the same material as the input voltage electrode, the output voltage electrode, the ground connection electrode, and the connection electrode, and is formed of an electrode pattern formed on one main surface of the
さらに、各補正用電極181,182は、グランド接続用電極15に接続する接続電極17Bや出力電圧用電極16に接続する接続電極17Cに対して形状的に連続しているので、当該補正用電極181,182がグランド接続用電極15と出力電圧用電極16との間でリーク電流を発生させていることを、視覚的に容易に判断することができる。すなわち、本実施形態の構成を用いれば、入力電圧用電極14、グランド接続用電極15のいずれかと出力電圧用電極16との間でリーク抵抗を挿入させる場合に、視覚的に容易に判断することができ、リーク抵抗を必要とする電極同士が分かれば、容易に補正用電極を設計することができる。また、補正用電極をライン状電極で形成し、当該ライン状電極の先端間距離でリーク抵抗を設定するので、先端間距離を変化させるという簡素な方法で、リーク抵抗を調整することもできる。
Further, since each of the
なお、本実施形態に示した補正用電極は一例であり、接続電極に対して形状的に連続しており、所定のリーク抵抗が得られる形状であれば、他の形状であってもよい。 The correction electrode shown in the present embodiment is an example, and may be other shapes as long as the shape is continuous in shape with respect to the connection electrode and a predetermined leak resistance can be obtained.
このような磁気検出回路素子11は、図2に示すような磁気センサ1に搭載される。
Such a magnetic
図2は、磁気センサ1の主要構成を示す側面図であり、構造が分かりやすいように断面図形式で示している。 FIG. 2 is a side view showing the main configuration of the magnetic sensor 1 and is shown in a sectional view for easy understanding of the structure.
磁気センサ1は、絶縁性材料からなる略直方体形状の筐体2を備え、当該筐体2内に永久磁石3が設置されている。永久磁石3の被検出体側には、上述の磁気検出回路素子11が配置されている。磁気検出回路素子11は、磁気抵抗素子MR1,MR2が形成される面(一主面)が半絶縁性基板12を基準にして永久磁石3と反対側になるように配置されている。磁気検出回路素子11の入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極(図2には図示せず)は、接続導体6により外部接続用端子5にそれぞれ接続されている。
The magnetic sensor 1 includes a substantially rectangular
磁気検出回路素子11の一主面のさらに上面には、絶縁シート7が設置されており、カバー4から磁気検出回路素子11の一主面上の各部を電気的に絶縁している。カバー4は、磁気センサ1を構成する各部材を覆う形状からなる。
An insulating
このように、上述の構成からなる磁気検出回路素子を用いることで、中点電圧偏差が小さく、中点電圧の温度変化が抑制された磁気センサを、簡素な構造で実現することができる。 Thus, by using the magnetic detection circuit element having the above-described configuration, a magnetic sensor with a small midpoint voltage deviation and a suppressed midpoint voltage temperature can be realized with a simple structure.
次に、第2の実施形態に係る磁気検出回路素子について図を参照して説明する。
図3(A)は本実施形態の本実施形態の磁気検出回路素子21の構成を示す平面図であり、図3(B)は当該磁気検出回路素子21の概念を説明するための等価回路図である。
本実施形態の磁気検出回路素子21は補正用電極の形状が異なるのみで、他の構成は、第1の実施形態に示した磁気検出回路素子11と同じである。したがって、本実施形態では、補正用電極に関する部分のみを説明する。
Next, a magnetic detection circuit element according to a second embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 3A is a plan view showing the configuration of the magnetic
The magnetic
本実施形態の磁気検出回路素子21では、接続電極17Bに対して所定距離離間してなる島状の第3補正用電極191と、接続電極17Cに対して所定距離離間してなる島状の第4補正用電極192とが、半絶縁性基板12上に形成されている。この際、第3補正用電極191および第4補正用電極192は、半導体膜13A,13Bの形成領域を挟んで、入力電圧用電極14、グランド接続用電極15、出力電圧用電極16の形成領域と反対側の領域に形成されている。
In the magnetic
第3補正用電極191は、長方形であり、接続電極17Bに対して所定距離離間した位置に形成されている。この際、第3補正用電極192と接続電極17Bとの間隔および位置関係は、接続電極17Bと第3補正用電極191との間でリーク電流が流れ、リーク抵抗Rc22が発生するように設定されている。
The
第4補正用電極192は、長方形であり、接続電極17Cに対して所定距離離間した位置に形成されている。この際、第4補正用電極192と接続電極17Cとの間隔および位置関係は、接続電極17Cと第4補正用電極192との間でリーク電流が流れ、リーク抵抗Rc23が発生するように設定されている。
The
また、第3補正用電極191と第4補正用電極192は、これらの電極間でリーク電流が流れ、リーク抵抗Rc21が発生するように設定されている。
The
このような構成とすることで、接続電極17B,17C間、すなわちグランド接続用電極15(GND)と出力電圧用電極16(Vout)との間に新たなリーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列回路が挿入された回路構成となる。
With such a configuration, a series circuit of new leakage resistors Rc22, Rc21, and Rc23 between the
すなわち、図3(B)に示すように、入力電圧用電極14(Vin)と出力電圧用電極16(Vout)との間に、磁気抵抗素子MR1とリーク抵抗Rr2との並列回路が接続され、出力電圧用電極16(Vout)とグランド接続用電極15(GND)との間に、磁気抵抗素子MR2とリーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列抵抗回路との並列回路が接続され、入力電圧用電極14(Vin)とグランド接続用電極15(GND)との間にリーク抵抗Rr1が接続された構成となる。 That is, as shown in FIG. 3B, a parallel circuit of a magnetoresistive element MR1 and a leakage resistor Rr2 is connected between the input voltage electrode 14 (Vin) and the output voltage electrode 16 (Vout). Between the output voltage electrode 16 (Vout) and the ground connection electrode 15 (GND), a parallel circuit of a magnetoresistive element MR2 and a series resistance circuit of leakage resistors Rc22, Rc21, Rc23 is connected, and the input voltage electrode 14 (Vin) and the ground connection electrode 15 (GND) are connected to the leak resistor Rr1.
ここで、磁気抵抗素子MR1,MR2との分圧比に対して、リーク抵抗Rr2とリーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列抵抗回路との分圧比が一致するように、第3補正用電極191および第4補正用電極192の形状および形成位置を設定する。例えば、磁気抵抗素子MR1,MR2の抵抗値が一致する場合であれば、リーク抵抗Rr2の抵抗値と、リーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列抵抗回路の合成抵抗値とが一致するように、第3補正用電極191および第4補正用電極192の形状および形成位置を設定する。これにより、第3補正用電極191および第4補正用電極192が形成されていない状態の電極パターンに起因して生じるリーク抵抗Rr2による中点電圧偏差を抑制して小さくすることができる。この際、リーク抵抗Rr2とリーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列抵抗回路とによる直列合成抵抗値は、磁気抵抗素子MR1,MR2の直列合成抵抗値に対して、大幅に大きい値(例えば、100倍以上)にするとよい。これにより、入力電圧用電極14から与えられた直流電圧による電流は、主として、磁気抵抗素子MR1,MR2側に流れ、リーク抵抗Rr2およびリーク抵抗Rc22,Rc21,Rc23の直列回路側には流れない。したがって、検出感度を低下させることがなく、磁束密度の変化を検出することができる。
Here, the
このように本実施形態の構成を用いることでも、中点電圧偏差を小さく抑えることができるとともに、中点電圧の温度変化を抑制する磁気検出回路素子を実現することができる。この際、補正用電極による各リーク抵抗の抵抗値を適宜大きく設定することで、検出感度を下げることなく検出を行うことができる。さらに、補正用電極は、入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極、および接続電極と同じ材料で形成可能であり、半絶縁性基板12の一主面に形成された電極パターンの一部と見なすことができるので、入力電圧用電極、出力電圧用電極、グランド接続用電極、および接続電極と同時にパターニングすることができ、簡素な構造および簡素な製造方法で形成することができる。
Thus, by using the configuration of the present embodiment, it is possible to realize a magnetic detection circuit element that can suppress the midpoint voltage deviation to a small level and suppress the temperature change of the midpoint voltage. At this time, detection can be performed without lowering the detection sensitivity by appropriately setting the resistance value of each leak resistance by the correction electrode. Further, the correction electrode can be formed of the same material as the input voltage electrode, the output voltage electrode, the ground connection electrode, and the connection electrode, and is formed of an electrode pattern formed on one main surface of the
さらに、各補正用電極191,192は、半絶縁性基板12上の他の電極から形状的に離間された島状であるので、他の電極に接続させなればならない場合よりも設計自由度が向上する。
Furthermore, each of the
なお、本実施形態に示した補正用電極は一例であり、接続電極に対して形状的に連続しせず、所定のリーク抵抗が得られる形状であれば、他の形状であってもよい。また、本実施形態の説明では、長方形の島状からなる補正用電極を例にしたが、上述のリーク抵抗が得られれば他の形状であってもよい。 Note that the correction electrode shown in the present embodiment is an example, and any other shape may be used as long as it is not continuous in shape with respect to the connection electrode and a predetermined leak resistance can be obtained. In the description of the present embodiment, the correction electrode having a rectangular island shape is taken as an example, but other shapes may be used as long as the above-described leakage resistance is obtained.
上述の説明では、磁気センサ1に磁気検出回路素子11を装着した例を示したが、もちろん、第2の実施形態に示した磁気検出回路素子21を装着しても、磁気センサとして同様の作用効果を得ることができる。
In the above description, the example in which the magnetic
また、上述の説明では、接続電極に対して形状的に連続する補正用電極か、接続電極に対して離間されている補正用電極のいずれかを用いる例を示したが、これらを組み合わせて所定のリーク抵抗を得るようにしてもよい。 In the above description, an example is shown in which either a correction electrode that is geometrically continuous with respect to the connection electrode or a correction electrode that is spaced apart from the connection electrode is used. The leakage resistance may be obtained.
また、上述の説明では、検出電圧の出力が一つの磁気検出回路素子を例に示したが、入力電圧一つに対して、複数の検出電圧が得られる磁気検出回路素子、すなち、磁気抵抗素子の直列回路による差分電圧出力回路が複数並列に形成された磁気検出回路素子に対しても、上述の各構成を適用して、上述の作用効果を得ることができる。 In the above description, the magnetic detection circuit element with one detection voltage output is shown as an example. However, the magnetic detection circuit element that can obtain a plurality of detection voltages with respect to one input voltage, that is, magnetic The above-described effects can be obtained by applying each of the above-described configurations also to a magnetic detection circuit element in which a plurality of differential voltage output circuits using a series circuit of resistance elements are formed in parallel.
1−磁気センサ、2−筐体、3−永久磁石、4−カバー、5−外部接続用端子、6−接続導体、7−絶縁シート、
11,21−磁気検出回路素子、12,22−半絶縁性基板、13A,13B−半導体膜、14−入力電圧用電極、15−グランド接続用電極、16−出力電圧用電極、17A〜17C−接続電極、181,182,191,192−補正用電極
1-magnetic sensor, 2-housing, 3-permanent magnet, 4-cover, 5-terminal for external connection, 6-connection conductor, 7-insulating sheet,
11, 21-magnetic detection circuit element, 12, 22-semi-insulating substrate, 13A, 13B-semiconductor film, 14-electrode for input voltage, 15-electrode for ground connection, 16-electrode for output voltage, 17A-17C- Connection electrode, 181, 182, 191, 192-correction electrode
Claims (4)
前記第3接続電極と第1接続電極または前記第2接続電極との間で、前記検出用入力電圧の印加により前記半絶縁性基板を介して所定のリーク電流が流れるように形成された補正用電極を備えた磁気検出回路素子。 A series circuit of a plurality of magnetoresistive elements whose resistance values change in accordance with a change in magnetic flux density; an input voltage electrode connected to the series circuit by a first connection electrode and applying a detection input voltage to the series circuit; The second connection electrode is connected to a ground connection electrode for connecting the series circuit to the ground, and the third connection electrode is connected to a connection point between a plurality of magnetoresistive elements constituting the series circuit, and the plurality of magnetic connections An output voltage electrode for outputting a detection voltage based on a voltage division by a resistance element, and a magnetic detection circuit element formed on one main surface of a semi-insulating substrate,
A correction circuit formed such that a predetermined leakage current flows between the third connection electrode and the first connection electrode or the second connection electrode through the semi-insulating substrate by applying the detection input voltage. Magnetic detection circuit element having electrodes.
前記第3接続電極に連続する第1補正用電極と、前記第1接続電極または前記第2接続電極に連続する第2補正用電極とを備え、
前記第1補正用電極と前記第2補正用電極との間で前記リーク電流が流れるように、形状および配置位置で決定されている、請求項1に記載の磁気検出回路素子。 The correction electrode is
A first correction electrode continuous to the third connection electrode; and a second correction electrode continuous to the first connection electrode or the second connection electrode;
The magnetic detection circuit element according to claim 1, wherein the magnetic detection circuit element is determined by a shape and an arrangement position so that the leakage current flows between the first correction electrode and the second correction electrode.
前記第1接続電極、前記第2接続電極、および前記第3接続電極のいずれにも連続しない形状からなる島状補正用電極であり、
該島状補正用電極を介して前記第3接続電極と前記第1接続電極または前記第2接続電極との間で前記リーク電流が流れるように、形状および配置位置で決定されている、請求項1または請求項2に記載の磁気検出回路素子。 The correction electrode is
An island-shaped correction electrode having a shape that is not continuous with any of the first connection electrode, the second connection electrode, and the third connection electrode;
The shape and the arrangement position are determined so that the leakage current flows between the third connection electrode and the first connection electrode or the second connection electrode via the island-shaped correction electrode. The magnetic detection circuit element according to claim 1 or 2.
該磁気検出回路素子を永久磁石に対する被検出体側で且つ前記一主面が被検出体側になるように配置する筐体と、
該筐体内に設けられ、前記磁気検出回路素子の前記入力電圧用電極、前記出力電圧用電極、前記グランド接続用電極のいずれかに接続する接続導体と、を備えた磁気センサ。 While comprising the magnetic detection circuit element according to any one of claims 1 to 3,
A case in which the magnetic detection circuit element is disposed on the detected object side with respect to the permanent magnet so that the one main surface is on the detected object side;
A magnetic sensor comprising a connection conductor provided in the housing and connected to any one of the input voltage electrode, the output voltage electrode, and the ground connection electrode of the magnetic detection circuit element.
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