JP2021144006A - Magnetoresistive element, magnetic sensor, and magnetism detector - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は磁気抵抗素子、磁気センサ、および磁気検出装置に関する。 The present disclosure relates to magnetoresistive elements, magnetic sensors, and magnetic detectors.
従来、歯車を検出したり、紙幣を認識したりするための磁気抵抗素子が知られている。例えば、特許文献1には、感磁部上に配置された、感磁部接続電極と、感磁部接続電極と分離した短絡電極とを有する構成ユニットが開示されている。
Conventionally, a reluctance element for detecting a gear or recognizing a bill has been known. For example,
ここで、特許文献1に開示されている磁気抵抗素子の構成ユニットの出力をさらに高め、ノイズを低減させることが望まれている。
Here, it is desired to further increase the output of the constituent unit of the magnetoresistive element disclosed in
かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、出力を高めてノイズを低減させることができる磁気抵抗素子、磁気センサ、および磁気検出装置を提供することにある。 An object of the present disclosure made in view of such a point is to provide a magnetoresistive element, a magnetic sensor, and a magnetic detector capable of increasing the output and reducing the noise.
本開示の一実施形態に係る磁気抵抗素子は、磁場に応じて抵抗値が変化する感磁部と、前記感磁部上に互いに離隔して配置されている短絡電極および接続電極と、を備え、前記接続電極は、前記短絡電極の第1の端部と第2の端部とを結ぶ第1の線分に対して前記短絡電極の側に配置され、前記接続電極の中心および前記第1の端部を結ぶ第2の線分と、前記接続電極の中心および前記第2の端部を結ぶ第3の線分とがなす角度のうち小さい方の角度θは、前記第1の線分の中点から前記短絡電極への垂線の長さに対する、前記第1の線分の長さの比をARとしたときに、69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たす。 The magnetic resistance element according to the embodiment of the present disclosure includes a magnetically sensitive portion whose resistance value changes according to a magnetic field, and a short-circuit electrode and a connection electrode arranged apart from each other on the magnetically sensitive portion. The connection electrode is arranged on the side of the short-circuit electrode with respect to a first line segment connecting the first end and the second end of the short-circuit electrode, and is located at the center of the connection electrode and the first. The smaller angle θ between the second line segment connecting the ends of the magnet and the third line segment connecting the center of the connection electrode and the second end is the first line segment. When the ratio of the length of the first line segment to the length of the perpendicular line from the midpoint to the short-circuit electrode is AR, 69.6 ° × AR + 8.6 ° ≦ θ ≦ 160 ° is satisfied.
本開示の一実施形態に係る磁気センサは、基板と、前記基板上に直列に接続されている複数の磁気抵抗素子とを備える磁気センサであって、前記磁気抵抗素子は、磁場に応じて抵抗値が変化する感磁部と、前記感磁部上に互いに離隔して配置されている短絡電極および接続電極と、を備え、前記接続電極は、前記短絡電極の第1の端部と第2の端部とを結ぶ第1の線分に対して前記短絡電極の側に配置され、前記接続電極の中心および前記第1の端部を結ぶ第2の線分と、前記接続電極の中心および前記第2の端部を結ぶ第3の線分とがなす角度のうち小さい方の角度θは、前記第1の線分の中点から前記短絡電極への垂線の長さに対する、前記第1の線分の長さの比をARとしたときに、69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たし、前記複数の磁気抵抗素子のうちの一の磁気抵抗素子の前記接続電極は、前記磁気抵抗素子に隣接する他の磁気抵抗素子の前記短絡電極に電気的に接続され、前記複数の磁気抵抗素子の両端部はそれぞれ取り出し電極に接続されている。 The magnetic sensor according to the embodiment of the present disclosure is a magnetic sensor including a substrate and a plurality of magnetic resistance elements connected in series on the substrate, and the magnetic resistance element resists in response to a magnetic field. It includes a magnetically sensitive portion whose value changes, and a short-circuit electrode and a connection electrode arranged apart from each other on the magnetically sensitive portion, and the connection electrode is a first end portion and a second end portion of the short-circuit electrode. A second line that is arranged on the side of the short-circuit electrode with respect to the first line connecting the ends of the magnetic field and connects the center of the connecting electrode and the first end, and the center of the connecting electrode and the center of the connecting electrode. The smaller angle θ formed by the third line connecting the second ends is the first with respect to the length of the perpendicular line from the midpoint of the first line to the short-circuit electrode. When the ratio of the lengths of the line segments is AR, 69.6 ° × AR + 8.6 ° ≦ θ ≦ 160 ° is satisfied, and the connection electrode of the magnetic resistance element of one of the plurality of magnetic resistance elements. Is electrically connected to the short-circuit electrode of another magnetic resistance element adjacent to the magnetic resistance element, and both ends of the plurality of magnetic resistance elements are connected to take-out electrodes, respectively.
本開示の一実施形態に係る磁気検出装置は、上記の磁気センサと、前記磁気センサをモールドするプラスチックパッケージと、を備える。 The magnetic detector according to an embodiment of the present disclosure includes the above magnetic sensor and a plastic package for molding the magnetic sensor.
本開示の一実施形態によれば、出力を高めてノイズを低減させることができる磁気抵抗素子、磁気センサ、および磁気検出装置が提供され得る。 According to one embodiment of the present disclosure, a magnetoresistive element, a magnetic sensor, and a magnetic detector capable of increasing the output and reducing the noise can be provided.
図1は、本開示の一実施形態に係る磁気抵抗素子10を備える磁気センサ100の構成例を示す。図2は、図1の磁気センサ100の一部である領域Pを拡大した図である。図3は、図2に示される磁気センサ100の一部のQ−Qにおける断面を示す断面図である。磁気センサ100は、基板1と、基板1上に直列に接続されている複数の磁気抵抗素子10とを備える。また、磁気センサ100は、取り出し電極11、12、13および14を備える。また、磁気センサ100は、直列に接続されている複数の磁気抵抗素子10のうち折り返し部分にある2つの磁気抵抗素子10を接続する導電部15を備える。磁気センサ100は、例えばプラスチックパッケージでモールドされて、小型の磁気検出装置として使用され得る。
FIG. 1 shows a configuration example of a
磁気抵抗素子10は、磁場に応じて特性が変化する感磁部2と、感磁部2上に互いに離隔して配置されている短絡電極4および接続電極3と、を備える。感磁部2の磁場に応じて変化する特性は、具体的には抵抗値である。図2に示すように、複数の磁気抵抗素子10のうちの一の磁気抵抗素子10−1の接続電極3は、一の磁気抵抗素子10−1に隣接する他の磁気抵抗素子10−2の短絡電極4に、導電部5によって、電気的に接続される。ここで、一の磁気抵抗素子10−1と他の磁気抵抗素子10−2とが折り返し部分にある2つの磁気抵抗素子10である場合に、一の磁気抵抗素子10−1の接続電極3は、一の磁気抵抗素子10−1に隣接する他の磁気抵抗素子10−2の短絡電極4に、導電部5および導電部15によって、電気的に接続される。
The
図面において、基板1の主面がxy平面と平行であるように直交座標が示される。基板1の主面は、基板1の面積が最も大きい面のうちで、その上に複数の磁気抵抗素子10および取り出し電極11、12、13および14が設けられる面である。z軸方向は、基板1の主面に対して磁気抵抗素子10を積層する方向に対応する。x軸方向は、折り返し部分にない複数の磁気抵抗素子10が直列に接続されて並ぶ方向に対応する。xy平面視において、短絡電極4の形状は、x軸に平行な軸に対して線対称であってよい。例えば、図2に示される短絡電極4は正方形の一辺を削った形状をしており、x軸に平行な軸に対して線対称である。
In the drawings, Cartesian coordinates are shown so that the main surface of the
ここで、磁気センサ100が備える複数の磁気抵抗素子10の数は制限されない。磁気センサ100の抵抗値と、チップサイズとのバランスを考慮した場合、複数の磁気抵抗素子10の数は、4以上、1000以下が好ましい。複数の磁気抵抗素子10の数は、20以上、500以下がより好ましい。また、図1に示すように、複数の磁気抵抗素子10の両端部はそれぞれ取り出し電極11、12、13および14に接続されている。本実施形態において、磁気センサ100は、直列接続された磁気抵抗素子10の4つのグループを有する。それぞれのグループは12の磁気抵抗素子10で構成される。第1のグループは、取り出し電極11と取り出し電極13との間の磁気抵抗体として機能する。第2のグループは、取り出し電極11と取り出し電極14との間の磁気抵抗体として機能する。第3のグループは、取り出し電極13と取り出し電極12との間の磁気抵抗体として機能する。第4のグループは、取り出し電極14と取り出し電極12との間の磁気抵抗体として機能する。取り出し電極11、12、13および14は、外部端子と接続されてフルブリッジを構成する。例えば取り出し電極11、12が、それぞれ電源電圧、接地電圧に接続されてよい。ここで、磁気センサ100が備える電極は4つに制限されない。例えば、磁気センサ100は、2つ、3つ、または5つ以上の電極を備えてよい。
Here, the number of the plurality of
図3に示すように、磁気抵抗素子10は、基板1の上に設けられた感磁部2を備える。磁気抵抗素子10は、感磁部2の上に保護膜6を有し、保護膜6が除去された部分に短絡電極4および接続電極3を備える。一の磁気抵抗素子10−1は、接続電極3と隣接する他の磁気抵抗素子10−2の短絡電極4との間の保護膜6の上に導電部5を備える。本実施形態において、磁気抵抗素子10が固有の感磁部2を有しており、感磁部2は磁気抵抗素子10ごとに分断されている。磁気抵抗素子10ごとに感磁部2を分断する構成は、磁気抵抗効果に関与しない感磁部2がないため抵抗値を高くすることができる。ここで、別の例として、感磁部2は複数の磁気抵抗素子10に共通であって、連続する1つの層として使用されてもよい。
As shown in FIG. 3, the
磁気抵抗素子10は、例えば以下の製造方法によって製造され得る。まず、基板1上に感磁部2となる化合物半導体膜が形成される。化合物半導体膜を形成する方法は、真空蒸着法または分子線エピタキシー(MBE; Molecular Beam Epitaxy)法等が好ましいが、これらに限定されない。基板1は、例えばGaAs基板またはSi基板を用いることができる。化合物半導体膜は、閃亜鉛鉱構造の化合物半導体の膜であればよく、化合物半導体のバルク結晶の膜であってもよい。具体的には、化合物半導体膜は、InSb、InAs、InAsySb(1-y)(0≦y≦1)、またはInaAlbGa(1-a-b)AsxSb(1-x)(0≦a+b≦1、0≦x≦1)の膜であり得る。また、化合物半導体膜は、Si、Sn、S、Se、Te、Ge、またはCなどの不純物をドープしたものであってよい。基板1の構成および化合物半導体膜の構成は、上記の例に限定されない。
The
化合物半導体膜に、感磁部2を形成するためのマスクパターンが露光および現像され、塩酸および過酸化水素系のエッチング液でメサエッチングが行われることによって、基板1上に感磁部2が形成される。ここで、感磁部2の形成方法は、ドライ方式でもよいし、塩酸および過酸化水素系でないエッチング液が使用されてもよい。そして、保護膜6が例えばプラズマCVD法により感磁部2の上に形成されてよい。保護膜6は、絶縁性無機質材料であることが好ましい。保護膜6は、例えば窒化シリコンまたは酸化ケイ素の膜であるが、これらに限定されない。保護膜6の厚さは、例えば150〜500nmであってよいが、これに限定されない。
A mask pattern for forming the magnetically
接続電極3、短絡電極4、取り出し電極11、12、13、14、および導電部15が形成される部分の保護膜6は除去される。保護膜6の除去は、例えば反応性イオンエッチング、その他のドライエッチングまたはウェットエッチングによって実行されてよい。そして、例えば蒸着法、スパッタ法、またはめっき法によって、接続電極3、短絡電極4、導電部5、取り出し電極11、12、13、14、および導電部15(以下、電極等)が形成される。電極等は、Cu、AlもしくはAu単層、または、Ti/Au、Ni/Au、Cr/Cu、Cu/Ni/Au、Ti/Au/Ni、Cr/Au/Ni、Cr/Ni/Au/NiもしくはNiCr/Auの積層であってよい。電極等の一部は、他と異なる構成であってよい。また、電極等は、複数回に分けて形成されてよい。ただし、製造効率の観点から、電極等は、同じ構成であって、同じ工程で形成されることが好ましい。また、電極等の厚さは、厚いと形成時間が長くなって生産性が低下し、薄いと抵抗値が高くなるため、例えば0.1〜1.5μmであることが好ましい。電極等の厚さは、例えば0.3〜1μmの厚さであることがより好ましい。電極等の厚さは、例えば0.3〜0.7μmの厚さであることがさらに好ましい。
The protective film 6 at the portion where the
電極等の形成の後に、接続電極3、短絡電極4、導電部5および導電部15を覆うように軟樹脂層がさらに形成されてよい。軟樹脂層は、例えばフォトリソグラフィーによって形成されてよい。軟樹脂層は、例えば1〜300μmの厚さのシリコン系樹脂または1〜10μmの厚さのゴム系樹脂であってよい。軟樹脂層は、感磁部2、接続電極3、および短絡電極4への圧力および面内応力を緩和する。
After the formation of the electrodes and the like, a soft resin layer may be further formed so as to cover the
図4は、磁気抵抗素子10の構成例を示す図である。ここで、図4において、図1〜3と同じ要素については同じ符号が付されており、詳細な説明を省略する。短絡電極4の形状は2つの端部を有する。第1の線分21は、短絡電極4の第1の端部Aと第2の端部Bとを結ぶ仮想線である。接続電極3は、第1の線分21に対して短絡電極4の側に配置される。角度θは、接続電極3の中心3Cおよび第1の端部Aを結ぶ第2の線分22と、接続電極3の中心3Cおよび第2の端部Bを結ぶ第3の線分23とがなす角度のうち小さい方である。ここで、第1の線分21の中点Fから短絡電極4へ下した垂線の交点は点Eと称される。ここで、比ARは、第1の線分21の長さと、中点Fから短絡電極4へ下した垂線の長さ、すなわち線分EFの長さと、の比として定められる。つまり、比ARは、(第1の線分21の長さ)/(線分EFの長さ)である。また、図4には、短絡電極4および第1の線分21によって囲まれる領域の重心Gが示されている。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the
図5は、本実施形態に係る磁気抵抗素子10の別の構成例を示す。図5ならびに後述する図8および図12〜図18において、図1〜4と同じ要素については同じ符号が付されており、詳細な説明を省略する。図5の短絡電極4は半円の形状をしており、x軸に平行な軸に対して線対称である。図4の例と同じように、第1の端部A、第2の端部B、第1の線分21、第1の線分21の中点F、接続電極3の中心3C、重心G、第2の線分22、第3の線分23、角度θ、点Eおよび比ARが定められる。
FIG. 5 shows another configuration example of the
以下、角度θおよび比ARに関して、ノイズが低減される条件を検討する。図6は、比ARと角度θARとの関係を示す図である。角度θARは比ARによって定められる。図6に示すとおり、比ARと角度θARとはほぼ線形の関係にあり、決定係数R2は0.9942である。具体的には、角度θARは69.6°×AR+8.6°で近似される。 Hereinafter, the conditions under which noise is reduced will be examined with respect to the angle θ and the ratio AR. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ratio AR and the angle θ AR. The angle θ AR is determined by the ratio AR. As shown in FIG. 6, the ratio AR and the angle θ AR have a substantially linear relationship, and the coefficient of determination R 2 is 0.9942. Specifically, the angle θ AR is approximated by 69.6 ° × AR + 8.6 °.
図7は、接続電極3のx軸方向の位置とノイズとの関係を示す図である。つまり、接続電極3の中心3Cを重心Gから第1の線分21の中点Fの方向に移動させた場合におけるノイズの変化、および、接続電極3の中心3Cを重心Gから点Eの方向に移動させた場合におけるノイズの変化が示されている。横軸は、接続電極3の中心3Cが重心Gにある場合を50%として、点Eから接続電極3の中心3Cまでの長さを、線分EFの長さとの比で示している。例えば接続電極3の中心3Cが点Eにあれば、接続電極3の位置は0%である。例えば接続電極3の中心3Cが中点Fにあれば、接続電極3の位置は100%である。縦軸はノイズの大きさを示す。図7に示すとおり、接続電極3の中心3Cの位置が中点Fの方向に移動するほどノイズは低減される。そのため、接続電極3の中心3Cが、重心Gの位置にあってもよいが、重心Gより中点Fの側に位置することが好ましい。より好ましくは、接続電極3の位置は67%以上であり、より好ましくは接続電極3の位置は84%以上である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the position of the
図8は、角度θARと角度θとの関係を示す図である。図8に示すように、角度θは、角度θAR以上の大きさに設定される。よって、接続電極3は、中点Fに近い、上の方に設けられる。そのため、感磁部2を流れる電流経路は中点Fに近い短絡電極4に流れる経路が支配的となり、短絡電極4の下の方の形状によらず、ノイズが低減される。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the angle θ AR and the angle θ. As shown in FIG. 8, the angle θ is set to a size equal to or larger than the angle θ AR. Therefore, the
図9は、角度θとSNR(Signal to Noise Ratio)との関係を示す図である。図9は、比ARが0.75、0.86、1、1.2および1.5である場合に、接続電極3の位置を変えて、すなわち角度θを変えてSNRを計測したものである。角度θについて、θAR≦θが満たされる場合に、ノイズが低減されて、基準値sv以上の良好なSNRが得られた。ここで、基準値svは一例として79dBである。また、角度θは角度θの上限は一例として160°である。角度θが一定の大きさに制限されることで、第1の線分21の内側に接続電極3が形成されることになる。この場合、磁気抵抗素子10の面積を小さくすることができるため、チップサイズを小さくすることができる。また、感磁部2を流れる電流が短絡電極4の第1の端部Aと第2の端部Bに集中しにくくなる結果、ノイズを抑制することができる。したがって、磁気抵抗素子10は、角度θおよび比ARについて、69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たす場合に、良好なSNRを得ることができる。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the angle θ and the SNR (Signal to Noise Ratio). FIG. 9 shows that when the ratio AR is 0.75, 0.86, 1, 1.2 and 1.5, the SNR is measured by changing the position of the
以下、接続電極3の位置および大きさに関して、ノイズが低減される別の条件を検討する。図10は、接続電極3のy軸方向の位置とノイズとの関係を示す図である。図4、図5および図8に示すように、第4の線分24に垂直な方向の線、すなわちy軸方向に平行な線が、接続電極3の中心3Cを通って短絡電極4に達する点を点Cおよび点Dとする。図10は、接続電極3の中心3Cが線分CD上を移動した場合におけるノイズを計測したものである。横軸は、接続電極3の中心3Cが第4の線分24上にある場合を0%として、接続電極3の中心3Cのy軸方向のずれを線分CDの長さとの比で示している。点D側へのずれは正の値で示される。また、点C側へのずれは負の値で示される。縦軸はノイズの大きさを示す。図10に示すとおり、ずれの大きさが33%以内であるとノイズが顕著に抑制される。ノイズを抑えるために、ずれの大きさは、短絡電極4で挟まれる長さとの比で33%以内であることが好ましい。ここで、短絡電極4で挟まれる長さは、線分CDの長さである。また、ずれの大きさは、短絡電極4で挟まれる長さとの比で20%以内であることがより好ましい。また、ずれの大きさは、短絡電極4で挟まれる長さとの比で10%以内であることがさらに好ましい。
Hereinafter, another condition for reducing noise will be examined with respect to the position and size of the
図11は、接続電極3の大きさWとノイズとの関係を示す図である。接続電極3の大きさWは、接続電極3が円形の場合には直径である(図4参照)。また、接続電極3の大きさWは、接続電極3が多角形等である場合には、線分CDが接続電極3の境界で区切られる長さであってよい。図11は、接続電極3の大きさWを変化させた場合におけるノイズを計測したものである。横軸は、接続電極3の大きさWを線分CDの長さとの比で示している。縦軸はノイズの大きさを示す。図11に示すとおり、接続電極3の大きさWが線分CDの長さとの比で10%以上であると、ノイズが顕著に抑制される。ノイズを抑えるために、接続電極3の大きさWは、線分CDの長さとの比で10%以上であることが好ましい。接続電極3の大きさWは、線分CDの長さとの比で20%以上であることがより好ましい。接続電極3の大きさWは、線分CDの長さとの比で30%以上であることがさらに好ましい。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the size W of the
以下に、本開示の実施例が説明される。本開示は、実施例に限定されるものではない。例えば、短絡電極4は、以下に例示する形状に限定されず、平面視で2つの端部を有する折れ線、曲線、または、これらの組み合わせであって、2つの端部を結ぶ第1の線分21とともに1つの閉領域を囲む形状であってよい。また、接続電極3は、平面視で、この閉領域に含まれるように設けられてよい。
Examples of the present disclosure will be described below. The present disclosure is not limited to the examples. For example, the short-
(実施例1)
実施例1の磁気抵抗素子10は、平面視で、正方形の一辺を削った形状の短絡電極4を有する(図4参照)。接続電極3は、短絡電極4および第1の線分21で囲まれる領域に含まれ、第4の線分24上に配置されている。角度θは123.9°である。比ARが1であるため、角度θは69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たす。
(Example 1)
The
実施例1の磁気抵抗素子10を備える磁気センサ100は、以下の方法によって製造された。基板1として、厚さが0.63mmの半絶縁性GaAs単結晶基板が用意された。分子線エピタキシー法を使用して、SnドープInSb薄膜がエピタキシャル成長によって基板1の上に形成された。
The
成膜されたInSb薄膜の表面にフォトレジストが均一に塗布され、露光および現像が行われた。塩酸および過酸化水素系のエッチング液でメサエッチングが行われて、InSb薄膜からなる感磁部2が形成された。
The photoresist was uniformly applied to the surface of the formed InSb thin film, and exposure and development were performed. Mesa etching was performed with a hydrochloric acid and hydrogen peroxide-based etching solution to form a magnetically
感磁部2としてのInSb薄膜の上に、保護膜6として窒化シリコン薄膜がプラズマCVD法で形成された。窒化シリコン薄膜は150nmの厚さで形成された。
A silicon nitride thin film as a protective film 6 was formed on the InSb thin film as the magnetic
再度、フォトレジストが塗布された後に、接続電極3、短絡電極4、取り出し電極11、12、13、14、および導電部15が形成される部分の窒化シリコン薄膜が、CF4ガスにより反応性イオンエッチング装置を用いて除去された。
After the photoresist is applied again, the silicon nitride thin film in the portion where the
フォトレジストを塗布して、露光および現像が行われた。接続電極3、短絡電極4、導電部5、取り出し電極11、12、13、14、および導電部15のための電極形成用のフォトレジストマスクが形成された。
The photoresist was applied and exposed and developed. A photoresist mask for forming electrodes for the
次に、リフトオフ法で、接続電極3、短絡電極4、導電部5、取り出し電極11、12、13、14、および導電部15が形成された。これら電極は、Ti/Auの積層構造とした、1層目のTiが形成された後に、真空中で引き続き2層目のAuが形成された。各層の厚さは、Ti/Au=100nm/450nmであった。
Next, the
そして、圧力および面内応力を緩和するために、ゴム系樹脂を用いて軟樹脂層が形成された。 Then, in order to relieve the pressure and the in-plane stress, a soft resin layer was formed using a rubber-based resin.
本実施例の磁気抵抗素子10を備える磁気センサ100について、648mTおよび612mTの磁場を印加し、取り出し電極11および12に5Vの電圧を印加した場合における、出力電圧のシミュレーションが実行された。シミュレーションでは、Vpp=220mVと高い出力が得られた。一方、ノイズは2.12×10-2mVで、S/Nが80.3dBであった。このシミュレーションにおいて、短絡電極4は、一辺の長さが60μmであった。また、接続電極3の大きさWは6μmであった。
For the
(実施例2)
実施例2の磁気抵抗素子10は、平面視で、半円の形状の短絡電極4を有する(図5参照)。接続電極3は、短絡電極4および第1の線分21で囲まれる領域に含まれ、第4の線分24上に配置されている。角度θは130°である。比ARが1.5であるため、角度θは69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たす。製造方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Example 2)
The
本実施例の磁気抵抗素子10を備える磁気センサ100について、648mTおよび612mTの磁場を印加し、取り出し電極11および12に5Vの電圧を印加した場合における、出力電圧のシミュレーションが実行された。シミュレーションでは、実施例1と同様に高い出力が得られた。
For the
(比較例1)
比較例1の磁気抵抗素子110は、図18に示すように、実施例1と同じ形状の短絡電極4を有する。接続電極3は、短絡電極4および第1の線分21で囲まれる領域に含まれ、第1の線分21の中点Fから短絡電極4に下した垂線上に配置されている。しかし、接続電極3は、重心Gより点Eの近くに配置されている。角度θは73.7°である。比ARが1であるため、比較例1の磁気抵抗素子110は、角度θが69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°を満たさない。製造方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 18, the
比較例の磁気抵抗素子110を備える磁気センサについて、648mTおよび612mTの磁場を印加し、取り出し電極11および12に5Vの電圧を印加した場合における、出力電圧のシミュレーションが実行された。シミュレーションでは、238mVと実施例1よりも高い出力が得られたが、ノイズは3.38×10-2mVで、S/Nが77.0dBであった。
For the magnetic sensor provided with the
比較例の磁気抵抗素子110では、接続電極3が重心Gより下にあるため、接続電極3から流れる電流が点E側の短絡電極4に集中して流れる。これにより、感磁部2の面積を最大限活用することができず、限られた面積を電流が流れることになり、感磁部2の微小な抵抗揺らぎに起因するノイズの影響を受けやすくなってしまう。このため、比較例の磁気抵抗素子110では、ノイズが大きくなってしまい、S/Nが小さくなってしまう。
In the
以上のように、本開示によれば、上記の構成によって、出力を高めてノイズを低減させることができる磁気抵抗素子10、磁気センサ100、および磁気検出装置を提供することができる。
As described above, according to the present disclosure, it is possible to provide the
(変形例)
磁気抵抗素子10の短絡電極4は上記の実施例の形状に限定されない。短絡電極4は、例えば以下のような形状であり得る。
(Modification example)
The short-
磁気抵抗素子10は、図12に示すように、平面視で、台形の一部を削った形状の短絡電極4を有してよい。また、磁気抵抗素子10は、図13に示すように、平面視で、円の一部を削った形状の短絡電極4を有してよい。磁気抵抗素子10は、図14に示すように、平面視で、点Eの部分で接続電極3の方に曲がった折れ線形状の短絡電極4を有してよい。磁気抵抗素子10は、図15に示すように、平面視で、八角形の一辺を削った形状の短絡電極4を有してよい。磁気抵抗素子10は、図16に示すように、平面視で、斜めにした正方形において1つの角の部分を削った形状の短絡電極4を有してよい。磁気抵抗素子10は、図17に示すように、平面視で、八角形の連続する三辺を削った形状の短絡電極4を有してよい。
As shown in FIG. 12, the
また、磁気抵抗素子10は、第1の線分21とともに複数の閉領域を囲む形状の短絡電極4を有してよい。言い換えると、磁気抵抗素子10は、第1の線分21が短絡電極4を横切る形状の短絡電極4を有してよい。このとき、第1の線分21が短絡電極4を横切らないように、第1の端部Aまたは第2の端部Bが再定義されてよい。例えば、図19の短絡電極4は、第1の端部Aまたは第2の端部Bを結ぶ第1の線分21が短絡電極4を横切る形状を有する。このような場合に、第1の端部Aを、第2の端部Bの方に短絡電極4に沿って移動させて、位置A´を新たな第1の端部Aとする。このとき、短絡電極4は、新たな第1の線分21とともに1つの閉領域を囲み、上記の実施例と同様に第4の線分24等を定めることができる。
Further, the
1 基板
2 感磁部
3 接続電極
3C 接続電極の中心
4 短絡電極
5 導電部
6 保護膜
10 磁気抵抗素子
11、12、13、14 取り出し電極
15 導電部
21 第1の線分
22 第2の線分
23 第3の線分
24 第4の線分
100 磁気センサ
110 磁気抵抗素子
1
Claims (8)
前記感磁部上に互いに離隔して配置されている短絡電極および接続電極と、を備え、
前記接続電極は、前記短絡電極の第1の端部と第2の端部とを結ぶ第1の線分に対して前記短絡電極の側に配置され、
前記接続電極の中心および前記第1の端部を結ぶ第2の線分と、前記接続電極の中心および前記第2の端部を結ぶ第3の線分とがなす角度のうち小さい方の角度θは、前記第1の線分の中点から前記短絡電極への垂線の長さに対する、前記第1の線分の長さの比をARとしたときに、
69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°
を満たす、磁気抵抗素子。 A magnetically sensitive part whose resistance value changes according to the magnetic field,
A short-circuit electrode and a connection electrode arranged apart from each other on the magnetically sensitive portion are provided.
The connection electrode is arranged on the side of the short-circuit electrode with respect to a first line segment connecting the first end portion and the second end portion of the short-circuit electrode.
The smaller angle between the second line segment connecting the center of the connecting electrode and the first end and the third line segment connecting the center of the connecting electrode and the second end. θ is defined as AR when the ratio of the length of the first line segment to the length of the perpendicular line from the midpoint of the first line segment to the short-circuit electrode is AR.
69.6 ° x AR + 8.6 ° ≤ θ ≤ 160 °
A magnetoresistive element that meets the requirements.
前記磁気抵抗素子は、
磁場に応じて抵抗値が変化する感磁部と、
前記感磁部上に互いに離隔して配置されている短絡電極および接続電極と、
を備え、
前記接続電極は、前記短絡電極の第1の端部と第2の端部とを結ぶ第1の線分に対して前記短絡電極の側に配置され、
前記接続電極の中心および前記第1の端部を結ぶ第2の線分と、前記接続電極の中心および前記第2の端部を結ぶ第3の線分とがなす角度のうち小さい方の角度θは、前記第1の線分の中点から前記短絡電極への垂線の長さに対する、前記第1の線分の長さの比をARとしたときに、
69.6°×AR+8.6°≦θ≦160°
を満たし、
前記複数の磁気抵抗素子のうちの一の磁気抵抗素子の前記接続電極は、前記一の磁気抵抗素子に隣接する他の磁気抵抗素子の前記短絡電極に電気的に接続され、前記複数の磁気抵抗素子の両端部はそれぞれ取り出し電極に接続されている、
磁気センサ。 A magnetic sensor including a substrate and a plurality of magnetoresistive elements connected in series on the substrate.
The magnetoresistive element is
A magnetically sensitive part whose resistance value changes according to the magnetic field,
Short-circuit electrodes and connection electrodes arranged apart from each other on the magnetically sensitive portion,
With
The connection electrode is arranged on the side of the short-circuit electrode with respect to a first line segment connecting the first end portion and the second end portion of the short-circuit electrode.
The smaller angle between the second line segment connecting the center of the connecting electrode and the first end and the third line segment connecting the center of the connecting electrode and the second end. θ is defined as AR when the ratio of the length of the first line segment to the length of the perpendicular line from the midpoint of the first line segment to the short-circuit electrode is AR.
69.6 ° x AR + 8.6 ° ≤ θ ≤ 160 °
The filling,
The connection electrode of one of the plurality of reluctance elements is electrically connected to the short-circuit electrode of another reluctance element adjacent to the one reluctance element, and the plurality of reluctance elements. Both ends of the element are connected to the take-out electrode, respectively.
Magnetic sensor.
前記磁気センサをモールドするプラスチックパッケージと、
を備える磁気検出装置。 The magnetic sensor according to claim 7 and
A plastic package for molding the magnetic sensor and
A magnetic detector equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020044504A JP2021144006A (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Magnetoresistive element, magnetic sensor, and magnetism detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020044504A JP2021144006A (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Magnetoresistive element, magnetic sensor, and magnetism detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021144006A true JP2021144006A (en) | 2021-09-24 |
Family
ID=77766437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020044504A Pending JP2021144006A (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Magnetoresistive element, magnetic sensor, and magnetism detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021144006A (en) |
-
2020
- 2020-03-13 JP JP2020044504A patent/JP2021144006A/en active Pending
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