JP2018506036A - 較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界x軸線形磁気抵抗センサ - Google Patents
較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界x軸線形磁気抵抗センサ Download PDFInfo
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Abstract
Description
ここにおいて、高磁界単一チップ基準ブリッジX軸磁気抵抗センサは、基板の上で互い違いにされた基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングと、細長い軟強磁性磁束ガイドとを含み、軟強磁性磁束ガイドの各々は遮蔽デバイスおよび減衰器を含み、基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングは、それぞれ遮蔽デバイスおよび減衰器の表面におけるY軸中心線の位置に位置し、基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングは電気的に接続されて基準ブリッジ構造を形成し、感知方向はX軸方向であり、基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングはいずれも複数の磁気抵抗ユニットを含み、較正コイルは平面コイルであり、基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングにそれぞれ対応する直列接続された平行な基準ユニット直線ワイヤおよび感知ユニット直線ワイヤを含み、2つのグループの直線ワイヤは、基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングの位置において、磁気抵抗センサユニットの感知方向に沿ってそれぞれ基準ユニット較正磁界および感知ユニット較正磁界を生成し、
初期化コイルは、感知磁気抵抗センサユニットストリングおよび基準磁気抵抗センサユニットストリングに対して垂直な複数の初期化直線ワイヤを含み、全ての磁気抵抗センサユニットストリングの位置において感知方向に垂直な方向に沿って同じ初期化磁界を生成する。
図4は、第1の型の較正コイル70の構造および分布の図である。較正コイル70は平面コイルであり、直列接続された細長い感知ユニット直線ワイヤ101および基準ユニット直線ワイヤ104を含む。感知ユニット直線ワイヤ101は幅Lx1を有し、そのY軸中心線は、感知磁気抵抗センサユニットストリング51に沿って配置される。基準ユニット直線ワイヤ104の各々は、2本の直線サブワイヤ102および103を含む。直線サブワイヤ102および103は並列接続され、Y方向に沿って、基準磁気抵抗センサユニットストリング41の両側に対称に配置される。直線サブワイヤ102および103はいずれも幅Lx2を有する。
図14は、高磁界単一チップX軸線形磁気抵抗センサにおける第2の型の平面較正コイル80の構造図である。第2の型の平面較正コイル80は、2本の直線ワイヤ、すなわち基準ユニット直線ワイヤ105および感知ユニット直線ワイヤ106を含み、これらは遮蔽デバイス21と減衰器31との間隙にそれぞれ設けられる。また、基準ユニット直線ワイヤ105はより大きな幅を有し、遮蔽デバイス21に近い一側部に設けられる。感知ユニット直線ワイヤ106はより小さな幅を有し、減衰器31に近い一側部に設けられ、感知ユニット直線ワイヤ106および基準ユニット直線ワイヤ105は互いに直列接続される。
図19は、高磁界単一チップX軸磁気抵抗センサにおける第3の型の平面較正コイル81の分布の図である。第3の型の平面較正コイル81は、直列接続された感知ユニット直線ワイヤ107および基準ユニット直線ワイヤ108を含み、基準ユニット直線ワイヤ108は遮蔽デバイス21に対応し、感知ユニット直線ワイヤ107は減衰器31に対応し、基準ユニット直線ワイヤ108および感知ユニット直線ワイヤ107はいずれも細長く、それぞれ減衰器31および遮蔽デバイス21のY軸中心線と一致し、感知ユニット直線ワイヤ107の幅は基準ユニット直線ワイヤ108の幅よりも小さい。
図23は、直列接続された2つの型の直線ワイヤ109および110を含む単一チップ高磁界X軸磁気抵抗センサにおける平面初期化コイル82の分布の図である。直線ワイヤはY軸中心線に対して垂直であり、直線ワイヤ109は、X方向に沿った磁気抵抗センサユニットアレイの磁気抵抗センサユニット列の真上または真下に設けられ、直線ワイヤ110は、磁気抵抗センサユニット列の両外側における2つの隣り合った磁気抵抗センサユニット列または位置の間隙に設けられる。
図27は、Y軸中心線に対して垂直な直線ワイヤを含み、かつ上部直線ワイヤ111および下部直線ワイヤ112を含む、単一チップ高磁界X軸磁気抵抗センサにおける3次元初期化コイル83の分布の図である。上部直線ワイヤ111および下部直線ワイヤ112は3次元ソレノイドコイル構造を形成し、軟強磁性磁束ガイドおよび磁気抵抗センサユニットは磁心として用いられ、3次元ソレノイドコイル構造の軸中心方向はY方向として用いられ、上部直線ワイヤ111間および下部直線ワイヤ112間には同じ間隔が設けられる。
上記は、単一較正コイルまたは単一初期化コイルを含む単一チップ高磁界X軸磁気抵抗センサである。図31は、較正コイルおよび初期化コイルを同時に含む単一チップ高磁界X軸磁気抵抗センサを示し、ここで初期化コイルは平面初期化コイルであり初期化直線ワイヤ109および110を含み、較正コイルは平面コイルであり基準ユニット直線ワイヤ101および感知ユニット直線ワイヤ104を含み、101および104は磁気センサユニットの上かつ軟強磁性磁束ガイドの下に設けられ、感知ユニット直線ワイヤは2本の直線サブワイヤ102および103を含む。また、較正コイルおよび初期化コイルと他の部品との間の電気絶縁を確実にするために、絶縁材料層111、122、および152が差し挟まれる。
Claims (16)
- 較正および初期化コイルを有する単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサであって、高磁界単一チップ基準ブリッジX軸磁気抵抗センサ、較正コイル、および初期化コイルを備え、
前記高磁界単一チップ基準ブリッジX軸磁気抵抗センサは、基板の上で互い違いにされた基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび感知磁気抵抗センサユニットストリングと、細長い軟強磁性磁束ガイドとを備え、前記軟強磁性磁束ガイドの各々は遮蔽デバイスおよび減衰器を備え、前記基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記感知磁気抵抗センサユニットストリングは、それぞれ前記遮蔽デバイスおよび前記減衰器の表面におけるY軸中心線の位置に位置し、前記基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記感知磁気抵抗センサユニットストリングは電気的に接続されて基準ブリッジ構造を形成し、感知方向はX軸方向であり、前記基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記感知磁気抵抗センサユニットストリングはいずれも複数の磁気抵抗ユニットを備え、
前記較正コイルは平面コイルであり、前記基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記感知磁気抵抗センサユニットストリングにそれぞれ対応する直列接続された平行な基準ユニット直線ワイヤおよび感知ユニット直線ワイヤを備え、前記基準ユニット直線ワイヤおよび前記感知ユニット直線ワイヤは、前記基準磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記感知磁気抵抗センサユニットストリングの前記位置において前記磁気抵抗センサユニットの前記感知方向に沿ってそれぞれ基準ユニット較正磁界および感知ユニット較正磁界を生成し、
前記初期化コイルは、前記感知磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記基準磁気抵抗センサユニットストリングに対して垂直な複数の初期化直線ワイヤを備え、全ての前記磁気抵抗センサユニットストリングの前記位置において前記感知方向に垂直な方向に沿って同じ初期化磁界を生成する、単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。 - 前記較正コイルの前記感知ユニット直線ワイヤは細長い形状を有し、幅Lx1であり、前記減衰器の前記Y軸中心線に関して対称であり、前記較正コイルの前記基準ユニット直線ワイヤの各々は、並列接続された2本の直線サブワイヤを備え、前記直線サブワイヤは細長い形状を有し、幅Lx2であり、前記2本の直線サブワイヤは前記基準磁気抵抗センサユニットストリングの両側に対称に配置され、Lx2はLx1よりも小さく、前記基準ユニット直線ワイヤおよび前記感知ユニット直線ワイヤは直列接続される、請求項1に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正コイルの前記感知ユニット直線ワイヤは細長い形状を有し、幅Lx1であり、前記減衰器の前記Y軸中心線に関して対称であり、前記基準ユニット直線ワイヤは細長い形状を有し、幅Lx2であり、前記遮蔽デバイスの前記Y軸中心線に関して対称であり、Lx1はLx2よりも小さく、前記基準ユニット直線ワイヤおよび前記感知ユニット直線ワイヤは直列接続される、請求項1に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正コイルの前記基準ユニット直線ワイヤおよび前記感知ユニット直線ワイヤは全て、隣り合った遮蔽デバイスと減衰器との間隙に位置し、前記基準ユニット直線ワイヤは前記遮蔽デバイスに近い一側部に位置し、前記感知ユニット直線ワイヤは前記減衰器に近い一側部に位置し、前記感知ユニット直線ワイヤおよび前記基準ユニット直線ワイヤは全て細長い形状を有し、それぞれ幅Lx1およびLx2であり、Lx1はLx2より小さく、前記基準ユニット直線ワイヤおよび前記感知ユニット直線ワイヤは直列接続される、請求項1に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記感知ユニット較正磁界対前記基準ユニット較正磁界の比は、前記感知磁気抵抗センサユニットストリングおよび前記基準磁気抵抗センサユニットストリングの前記位置における前記感知方向に沿ったX軸印加磁界の磁界比に等しい、またはそれより大きい、請求項2〜4のいずれかに記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正コイルは、前記基板の上かつ前記磁気抵抗センサユニットの下、または前記磁気抵抗センサユニットと前記軟強磁性磁束ガイドとの間、または前記軟強磁性磁束ガイドの上に設けられる、請求項2または3に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正コイルは、前記基板の上かつ前記磁気抵抗センサユニットの下、または前記磁気抵抗センサユニットと前記軟強磁性磁束ガイドとの間、または前記磁気抵抗センサユニットの上かつ前記軟強磁性磁束ガイドの前記遮蔽デバイスと前記減衰器との間隙に設けられる、請求項4に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化コイルは平面初期化コイルであり、前記初期化直線ワイヤは、前記X軸方向に沿って配置された磁気抵抗センサユニットアレイの磁気抵抗センサユニット列の真上または真下に位置する、請求項1に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化コイルは3次元初期化コイルであり、前記Y軸中心線に対して垂直な上部直線ワイヤおよび下部直線ワイヤを備え、前記上部直線ワイヤおよび前記下部直線ワイヤは直列接続されて3次元コイルを形成し、前記3次元コイルは、前記軟強磁性磁束ガイドおよび前記磁気抵抗センサユニットに巻き付けられ、前記上部直線ワイヤおよび前記下部直線ワイヤは、それぞれ前記軟強磁性磁束ガイドおよび前記磁気抵抗センサユニットの表面に同じ間隔で配置される、請求項1に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記平面初期化コイルは、前記基板の上かつ前記磁気抵抗センサユニットの下、または前記磁気抵抗センサユニットと前記軟強磁性磁束ガイドとの間、または前記軟強磁性磁束ガイドの上に設けられる、請求項8に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化コイルおよび前記較正コイルは高導電性材料で作られ、前記高導電性材料はCu、Au、またはAgである、請求項1〜10のいずれかに記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化コイルおよび/または前記較正コイルは、絶縁材料によって前記高磁界単一チップ基準ブリッジX軸磁気抵抗センサから絶縁され、前記絶縁材料はSiO2、Al2O3、Si3N4、ポリイミド、またはフォトレジストである、請求項1〜10のいずれかに記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正コイルは正ポートおよび負ポートを備え、前記2つのポートに較正電流が流れると前記較正コイルによって生成される較正磁界の振幅範囲は前記磁気抵抗センサユニットの線形作用域の範囲内である、請求項1、2、3、4、または7に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記較正電流は1または複数の設定電流値である、請求項13に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化コイルは2つのポートを備え、前記2つのポートに初期化電流が流れると前記初期化コイルによって生成される前記初期化磁界のマグニチュードは、前記磁気抵抗センサユニットの飽和磁界の値よりも高い、請求項1、8、9、または10に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
- 前記初期化電流はパルス電流または直流電流である、請求項15に記載の較正および初期化コイルを備えた単一チップ高磁界X軸線形磁気抵抗センサ。
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