JP2023046276A - Magnetic sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに異なる複数の方向の複数の磁界を検出するように構成された磁気センサ装置に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor device configured to detect multiple magnetic fields in multiple different directions.
近年、種々の用途で、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが利用されている。磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出したい場合がある。この場合、基板の面に垂直な方向の磁界を基板の面に平行な方向の磁界に変換する軟磁性体を設けたり、磁気抵抗効果素子を基板上に形成された傾斜面上に配置したりすることによって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出することができる。 2. Description of the Related Art In recent years, magnetic sensors using magnetoresistive elements have been used in various applications. In a system including a magnetic sensor, it is sometimes desired to detect a magnetic field including a component in a direction perpendicular to the plane of the substrate by using a magnetoresistive element provided on the substrate. In this case, a soft magnetic body is provided for converting a magnetic field perpendicular to the surface of the substrate into a magnetic field parallel to the surface of the substrate, or a magnetoresistive element is arranged on an inclined surface formed on the substrate. By doing so, it is possible to detect a magnetic field including a component in the direction perpendicular to the plane of the substrate.
特許文献1には、X軸センサとY軸センサとZ軸センサが基板上に設けられた磁気センサが開示されている。Z軸センサを構成する磁気抵抗効果素子は、基板の下地膜に形成された突起部の斜面に設けられている。
磁気抵抗効果素子を傾斜面上に配置した磁気センサでは、磁界を変換する軟磁性体が不要になる。ところで、軟磁性体は、シールドとしても機能する場合がある。すなわち、この軟磁性体は、検出すべき方向の磁界をほとんど減衰させないが、検出すべき方向とは異なる方向の磁界を遮断するまたは減衰させる機能を有するように構成される場合がある。そのため、このような軟磁性体や、シールドが設けられていない磁気センサでは、検出すべき方向とは異なる方向の磁界によって、磁気抵抗効果素子の感度が変化してしまい、その結果、磁気センサの検出精度が低下する場合があった。 A magnetic sensor in which a magnetoresistive element is arranged on an inclined surface does not require a soft magnetic material for converting a magnetic field. By the way, the soft magnetic material may also function as a shield. In other words, the soft magnetic material may be configured to have the function of blocking or attenuating magnetic fields in directions other than the direction to be detected, while hardly attenuating magnetic fields in the direction to be detected. Therefore, in such a soft magnetic material or a magnetic sensor without a shield, the sensitivity of the magnetoresistive effect element changes due to a magnetic field in a direction different from the direction to be detected. In some cases, the detection accuracy decreased.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、互いに異なる複数の方向の複数の磁界を検出するように構成された磁気センサ装置において、検出対象の磁界以外の磁界に起因する誤差を低減できるようにした磁気センサ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor device configured to detect a plurality of magnetic fields in a plurality of directions different from each other. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor device capable of reducing errors.
本発明の磁気センサ装置は、検出対象の磁界である対象磁界の一方向の成分を検出して第1の検出信号を生成するように構成された第1の検出回路と、対象磁界の他の一方向の成分を検出して第2の検出信号を生成するように構成された第2の検出回路と、プロセッサとを備えている。 A magnetic sensor device of the present invention includes a first detection circuit configured to detect a component of a target magnetic field in one direction, which is a magnetic field to be detected, and generate a first detection signal; A second detection circuit configured to detect the unidirectional component to generate a second detection signal and a processor.
プロセッサは、第1の検出信号を用いて第1の初期検出値を生成する第1の生成処理と、第2の検出信号を用いて第2の初期検出値を生成する第2の生成処理と、最新の第2の初期検出値から生成された第2の補正値を用いて第1の初期検出値を補正して、第1の初期検出値を更新する第1の補正処理と、最新の第1の初期検出値から生成された第1の補正値を用いて第2の初期検出値を補正して、第2の初期検出値を更新する第2の補正処理と、最新の第1の初期検出値を、第1の基準方向に平行な対象磁界の成分と対応関係を有する第1の検出値として決定すると共に、最新の第2の初期検出値を、第2の基準方向に平行な対象磁界の成分と対応関係を有する第2の検出値として決定する決定処理と、を実行するように構成されている。プロセッサは、第1の補正処理と第2の補正処理を交互に実行した後に、決定処理を実行する。 The processor performs a first generation process of generating a first initial detection value using the first detection signal and a second generation process of generating a second initial detection value using the second detection signal. , a first correction process of correcting the first initial detection value using a second correction value generated from the latest second initial detection value to update the first initial detection value; a second correction process of correcting the second initial detection value using a first correction value generated from the first initial detection value to update the second initial detection value; Determining the initial detection value as the first detection value having a corresponding relationship with the component of the target magnetic field parallel to the first reference direction, and determining the latest second initial detection value parallel to the second reference direction. and a determination process of determining a second detection value having a correspondence relationship with the component of the target magnetic field. The processor executes the determination process after alternately executing the first correction process and the second correction process.
本発明の磁気センサ装置では、プロセッサは、第1の補正処理と第2の補正処理を交互に実行した後に、決定処理を実行する。これにより、本発明によれば、検出対象の磁界以外の磁界に起因する誤差を低減することができるという効果を奏する。 In the magnetic sensor device of the present invention, the processor executes the determination process after alternately executing the first correction process and the second correction process. Thus, according to the present invention, it is possible to reduce errors caused by magnetic fields other than the magnetic field to be detected.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1ないし図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ装置の構成について説明する。図1は、磁気センサ装置100を示す斜視図である。図2は、磁気センサ装置100を示す平面図である。図3は、磁気センサ装置100の構成を示す機能ブロック図である。磁気センサ装置100は、磁気センサ1を備えている。
[First embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of a magnetic sensor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the
磁気センサ装置100は、第1のチップ2と、第2のチップ3と、第1および第2のチップ2,3を支持する支持体4を備えている。磁気センサ1は、第1のチップ2と、第2のチップ3とによって構成されている。第1のチップ2、第2のチップ3および支持体4は、いずれも直方体形状を有している。支持体4は、上面である基準平面4aと、基準平面4aとは反対側に位置する下面と、基準平面4aと下面とを接続する4つの側面とを有している。
The
ここで、図1および図2を参照して、本実施の形態における基準座標系について説明する。基準座標系は、磁気センサ装置100を基準とした座標系であって、3つの軸によって定義された直交座標系である。基準座標系では、X方向、Y方向、Z方向が定義されている。X方向、Y方向、Z方向は、互いに直交する。本実施の形態では特に、支持体4の基準平面4aに垂直な方向であって、支持体4の下面から基準平面4aに向かう方向を、Z方向とする。また、X方向とは反対の方向を-X方向とし、Y方向とは反対の方向を-Y方向とし、Z方向とは反対の方向を-Z方向とする。基準座標系を定義する3つの軸は、X方向に平行な軸と、Y方向に平行な軸と、Z方向に平行な軸である。
Here, the reference coordinate system in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. The reference coordinate system is a coordinate system based on the
以下、基準の位置に対してZ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ装置100の構成要素に関して、Z方向の端に位置する面を「上面」と言い、-Z方向の端に位置する面を「下面」と言う。また、「Z方向から見たとき」という表現は、Z方向に離れた位置から対象物を見ることを意味する。
Hereinafter, a position ahead of the reference position in the Z direction will be referred to as "upper", and a position on the opposite side of the reference position as "upper" will be referred to as "lower". Further, with respect to the components of the
第1のチップ2は、互いに反対側に位置する上面2aおよび下面と、上面2aおよび下面とを接続する4つの側面とを有している。第2のチップ3は、互いに反対側に位置する上面3aおよび下面と、上面3aおよび下面とを接続する4つの側面とを有している。
The
第1のチップ2は、第1のチップ2の下面が支持体4の基準平面4aに対向する姿勢で、基準平面4a上に実装されている。第2のチップ3は、第2のチップ3の下面が支持体4の基準平面4aに対向する姿勢で、基準平面4a上に実装されている。第1のチップ2と第2のチップ3は、それぞれ、例えば接着剤6,7によって支持体4に接合されている。
The
第1のチップ2は、上面2a上に設けられた複数の第1の電極パッド21を有している。第2のチップ3は、上面3a上に設けられた複数の第2の電極パッド31を有している。支持体4は、基準平面4a上に設けられた複数の第3の電極パッドを有している。図示しないが、磁気センサ装置100では、複数の第1の電極パッド21と複数の第2の電極パッド31と複数の第3の電極パッドのうち、対応する2つの電極パッドが、ボンディングワイヤによって互いに接続されている。
The
ここで、基準平面4aに垂直な方向の寸法を、厚みと言う。図1に示したように、第1のチップ2の厚みと、第2のチップ3の厚みは、同じであってもよい。また、支持体4の厚みは、第1のチップ2の厚みおよび第2のチップ3の厚みよりも大きくてもよい。
Here, the dimension in the direction perpendicular to the
磁気センサ1は、第1の検出回路10と、第2の検出回路20と、第3の検出回路30とを備えている。第1のチップ2は、第1の検出回路10を含んでいる。第2のチップ3は、第2の検出回路20と第3の検出回路30とを含んでいる。磁気センサ1は磁気センサ装置100の構成要素であることから、磁気センサ装置100が第1ないし第3の検出回路10,20,30を備えているとも言える。
The
磁気センサ装置100は、更に、プロセッサ40を備えている。支持体4は、プロセッサ40を含んでいる。第1ないし第3の検出回路10,20,30とプロセッサ40は、複数の第1の電極パッド21、複数の第2の電極パッド31、複数の第3の電極パッドおよび複数のボンディングワイヤを介して接続されている。
The
第1ないし第3の検出回路10,20,30の各々は、複数の磁気検出素子を含み、対象磁界を検出して少なくとも1つの検出信号を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子を、MR素子と記す。
Each of the first through
プロセッサ40は、第1ないし第3の検出回路10,20,30が生成する複数の検出信号を処理することによって、所定の基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出値、第2の検出値および第3の検出値を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、上記の互いに異なる3つの方向は、XY平面に平行な2つの方向と、Z方向に平行な方向である。プロセッサ40は、例えば特定用途向け集積回路(ASIC)によって構成されている。
The
次に、図3ないし図10を参照して、第1ないし第3の検出回路10,20,30について説明する。図4は、第1の検出回路10の回路構成を示す回路図である。図5は、第2の検出回路20の回路構成を示す回路図である。図6は、第3の検出回路30の回路構成を示す回路図である。図7は、第1のチップ2の一部を示す平面図である。図8は、第1のチップ2の一部を示す断面図である。図9は、第2のチップ3の一部を示す平面図である。図10は、第2のチップ3の一部を示す断面図である。
Next, the first to
ここで、図7および図9に示したように、U方向とV方向を、以下のように定義する。U方向は、X方向から-Y方向に向かって回転した方向である。V方向は、Y方向からX方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、U方向を、X方向から-Y方向に向かってαだけ回転した方向とし、V方向を、Y方向からX方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、0°よりも大きく90°よりも小さい角度である。一例では、αは45°である。また、U方向とは反対の方向を-U方向とし、V方向とは反対の方向を-V方向とする。 Here, as shown in FIGS. 7 and 9, the U direction and V direction are defined as follows. The U direction is a direction rotated from the X direction toward the -Y direction. The V direction is the direction rotated from the Y direction toward the X direction. Particularly in this embodiment, the U direction is the direction rotated from the X direction to the -Y direction by α, and the V direction is the direction rotated from the Y direction to the X direction by α. Note that α is an angle larger than 0° and smaller than 90°. In one example, α is 45°. The direction opposite to the U direction is the -U direction, and the direction opposite to the V direction is the -V direction.
本実施の形態では、U方向は、本発明における「第1の基準方向」に対応する。また、本実施の形態では、V方向は、本発明における「第2の基準方向」に対応する。第1の基準方向(U方向)と第2の基準方向(V方向)は、いずれも基準平面4aに平行であり且つ互いに直交する。
In this embodiment, the U direction corresponds to the "first reference direction" of the invention. Also, in the present embodiment, the V direction corresponds to the "second reference direction" in the present invention. The first reference direction (U direction) and the second reference direction (V direction) are both parallel to the
また、図10に示したように、W1方向とW2方向を、以下のように定義する。W1方向は、V方向から-Z方向に向かって回転した方向である。W2方向は、V方向からZ方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、W1方向を、V方向から-Z方向に向かってβだけ回転した方向とし、W2方向を、V方向からZ方向に向かってβだけ回転した方向とする。なお、βは、0°よりも大きく90°よりも小さい角度である。また、W1方向とは反対の方向を-W1方向とし、W2方向とは反対の方向を-W2方向とする。W1方向およびW2方向は、それぞれ、U方向と直交する。 Also, as shown in FIG. 10, the W1 direction and the W2 direction are defined as follows. The W1 direction is a direction rotated from the V direction toward the -Z direction. The W2 direction is a direction rotated from the V direction toward the Z direction. Especially in this embodiment, the W1 direction is the direction rotated from the V direction toward the −Z direction by β, and the W2 direction is the direction rotated from the V direction toward the Z direction by β. β is an angle larger than 0° and smaller than 90°. The direction opposite to the W1 direction is the -W1 direction, and the direction opposite to the W2 direction is the -W2 direction. The W1 direction and W2 direction are each orthogonal to the U direction.
第1の検出回路10は、対象磁界のU方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第1の検出信号を生成するように構成されている。第2の検出回路20は、対象磁界のW1方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第2の検出信号を生成するように構成されている。第3の検出回路30は、対象磁界のW2方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第3の検出信号を生成するように構成されている。
The
図4に示したように、第1の検出回路10は、電源端V1と、グランド端G1と、信号出力端E11,E12と、第1の抵抗部R11と、第2の抵抗部R12と、第3の抵抗部R13と、第4の抵抗部R14とを含んでいる。第1の検出回路10の複数のMR素子は、第1ないし第4の抵抗部R11,R12,R13,R14を構成する。
As shown in FIG. 4, the
第1および第2の抵抗部R11,R12は、第1の節点P11と第2の節点P12とを電気的に接続する経路である第1の経路(図4における左側の経路)において直列に接続されている。第3および第4の抵抗部R13,R14は、第1の節点P11と第2の節点P12とを電気的に接続する他の経路である第2の経路(図4における右側の経路)において直列に接続されている。 The first and second resistance units R11 and R12 are connected in series in a first path (left path in FIG. 4) that electrically connects the first node P11 and the second node P12. It is The third and fourth resistance parts R13 and R14 are connected in series in a second path (right path in FIG. 4) which is another path electrically connecting the first node P11 and the second node P12. It is connected to the.
第1および第4の抵抗部R11,R14は、第1の節点P11に接続されている。第2および第3の抵抗部R12,R13は、第2の節点P12に接続されている。第1の節点P11は、電源端V1に接続されている。第2の節点P12は、グランド端G1に接続されている。第1の抵抗部R11と第2の抵抗部R12の接続点は、信号出力端E11に接続されている。第3の抵抗部R13と第4の抵抗部R14の接続点は、信号出力端E12に接続されている。 The first and fourth resistance sections R11 and R14 are connected to the first node P11. The second and third resistors R12, R13 are connected to the second node P12. The first node P11 is connected to the power supply end V1. The second node P12 is connected to the ground end G1. A connection point between the first resistance portion R11 and the second resistance portion R12 is connected to the signal output terminal E11. A connection point between the third resistance portion R13 and the fourth resistance portion R14 is connected to the signal output terminal E12.
図5に示したように、第2の検出回路20は、電源端V2と、グランド端G2と、信号出力端E21,E22と、第1の抵抗部R21と、第2の抵抗部R22と、第3の抵抗部R23と、第4の抵抗部R24とを含んでいる。第2の検出回路20の複数のMR素子は、第1ないし第4の抵抗部R21,R22,R23,R24を構成する。
As shown in FIG. 5, the
第2の検出回路20の回路構成は、基本的には、第1の検出回路10の回路構成と同様である。第1の検出回路10の回路構成の説明中の、電源端V1、グランド端G1、信号出力端E11,E12、抵抗部R11,R12,R13,R14および節点P11,P12を、それぞれ、電源端V2、グランド端G2、信号出力端E21,E22、抵抗部R21,R22,R23,R24および節点P21,P22に置き換えれば、第2の検出回路20の回路構成の説明になる。
The circuit configuration of the
図6に示したように、第3の検出回路30は、電源端V3と、グランド端G3と、信号出力端E31,E32と、第1の抵抗部R31と、第2の抵抗部R32と、第3の抵抗部R33と、第4の抵抗部R34とを含んでいる。第3の検出回路30の複数のMR素子は、第1ないし第4の抵抗部R31,R32,R33,R34を構成する。
As shown in FIG. 6, the
第3の検出回路30の回路構成は、基本的には、第1の検出回路10の回路構成と同様である。第1の検出回路10の回路構成の説明中の、電源端V1、グランド端G1、信号出力端E11,E12、抵抗部R11,R12,R13,R14および節点P11,P12を、それぞれ、電源端V3、グランド端G3、信号出力端E31,E32、抵抗部R31,R32,R33,R34および節点P31,P32に置き換えれば、第3の検出回路30の回路構成の説明になる。
The circuit configuration of the
電源端V1~V3の各々には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランド端G1~G3の各々はグランドに接続される。 A predetermined magnitude of voltage or current is applied to each of the power supply terminals V1 to V3. Each of the ground ends G1-G3 is connected to the ground.
以下、第1の検出回路10の複数のMR素子を複数の第1のMR素子50Aと言い、第2の検出回路20の複数のMR素子を複数の第2のMR素子50Bと言い、第3の検出回路30の複数のMR素子を複数の第3のMR素子50Cと言う。第1ないし第3の検出回路10,20,30は磁気センサ1の構成要素であることから、磁気センサ1が複数の第1のMR素子50A、複数の第2のMR素子50Bおよび複数の第3のMR素子50Cを含んでいるとも言える。また、任意のMR素子については、符号50を付して表す。
Hereinafter, the plurality of MR elements of the
図11は、MR素子50を示す側面図である。MR素子50は、スピンバルブ型のMR素子である。MR素子50は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層52と、対象磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層54と、磁化固定層52と自由層54の間に配置されたギャップ層53とを有している。MR素子50は、TMR(トンネル磁気抵抗効果)素子でもよいし、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子でもよい。TMR素子では、ギャップ層53はトンネルバリア層である。GMR素子では、ギャップ層53は非磁性導電層である。MR素子50では、自由層54の磁化の方向が磁化固定層52の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が0°のときに抵抗値は最小値となり、角度が180°のときに抵抗値は最大値となる。各MR素子50において、自由層54は、磁化容易軸方向が、磁化固定層52の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。なお、自由層54に所定の方向の磁化容易軸を設定する手段として、自由層54に対してバイアス磁界を印加する磁石を用いることもできる。
FIG. 11 is a side view showing the
MR素子50は、更に、反強磁性層51を有している。反強磁性層51、磁化固定層52、ギャップ層53および自由層54は、この順に積層されている。反強磁性層51は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層52との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層52の磁化の方向を固定する。なお、磁化固定層52は、いわゆるセルフピン止め型の固定層(Synthetic Ferri Pinned 層、SFP層)であってもよい。セルフピン止め型の固定層は、強磁性層、非磁性中間層および強磁性層を積層させた積層フェリ構造を有し、2つの強磁性層を反強磁性的に結合させてなるものである。磁化固定層52がセルフピン止め型の固定層である場合、反強磁性層51を省略してもよい。
The
なお、MR素子50における層51~54の配置は、図11に示した配置とは上下が反対でもよい。
Note that the arrangement of the layers 51 to 54 in the
図4ないし図6において、塗りつぶした矢印は、MR素子50の磁化固定層52の磁化の方向を表している。また、白抜きの矢印は、MR素子50に対象磁界が印加されていない場合における、MR素子50の自由層54の磁化の方向を表している。
In FIGS. 4 to 6, the filled arrows represent the magnetization direction of the magnetization pinned
ここで、第1の磁化方向、第2の磁化方向、第3の磁化方向および第4の磁化方向を、以下のように定義する。第1の磁化方向は、Z方向に平行な軸(以下、Z軸と言う。)と交差する一方向である。第2の磁化方向は、Z軸と交差する一方向であって第1の磁化方向とは反対の一方向である。第3の磁化方向は、Z軸と交差する一方向であって第1の磁化方向と直交する一方向である。第4の磁化方向は、Z軸と交差する一方向であって第3の磁化方向とは反対の一方向である。 Here, the first magnetization direction, the second magnetization direction, the third magnetization direction, and the fourth magnetization direction are defined as follows. The first magnetization direction is one direction that intersects an axis parallel to the Z direction (hereinafter referred to as Z axis). The second magnetization direction is one direction intersecting the Z-axis and opposite to the first magnetization direction. The third magnetization direction is one direction intersecting the Z-axis and orthogonal to the first magnetization direction. The fourth magnetization direction is one direction that intersects the Z-axis and is one direction opposite to the third magnetization direction.
第1の検出回路10では、第1の磁化方向はU方向であり、第2の磁化方向は-U方向であり、第3の磁化方向はV方向であり、第4の磁化方向は-V方向である。図4に示した例では、第1および第3の抵抗部R11,R13の各々における磁化固定層52の磁化は、第1の磁化方向(U方向)の成分を含んでいる。第2および第4の抵抗部R12,R14の各々における磁化固定層52の磁化は、第2の磁化方向(-U方向)の成分を含んでいる。
In the
また、図4に示した例では、第1および第2の抵抗部R11,R12の各々における自由層54の磁化は、第1のMR素子50Aに対象磁界が印加されていない場合、第3の磁化方向(V方向)の成分を含んでいる。第3および第4の抵抗部R13,R14の各々における磁化固定層52の磁化は、第1のMR素子50Aに対象磁界が印加されていない場合、第4の磁化方向(-V方向)の成分を含んでいる。
Also, in the example shown in FIG. 4, the magnetization of the
なお、磁化固定層52の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、特定の磁化方向の成分は、磁化固定層52の磁化の主成分であってもよい。あるいは、磁化固定層52の磁化は、特定の磁化方向に直交する方向の成分を含んでいなくてもよい。本実施の形態では、磁化固定層52の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、磁化固定層52の磁化の方向は、特定の磁化方向またはほぼ特定の磁化方向になる。
Note that when the magnetization of the magnetization fixed
同様に、自由層54に対象磁界が印加されていない場合における自由層54の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、特定の磁化方向の成分は、自由層54の磁化の主成分であってもよい。あるいは、上記の場合における自由層54の磁化は、特定の磁化方向に直交する方向の成分を含んでいなくてもよい。本実施の形態では、上記の場合における自由層54の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、上記の場合における自由層54の磁化の方向は、特定の磁化方向またはほぼ特定の磁化方向になる。
Similarly, when the magnetization of the
第1の検出回路10は、第1の検出回路10に対象磁界が印加されていない場合に、自由層54の磁化が上述の方向になるように構成されている。具体的には、第1の検出回路10の複数の第1のMR素子50Aの各々の自由層54は、磁化容易軸方向が第3の磁化方向(V方向)に平行な方向となる形状異方性を有している。なお、第3の磁化方向(V方向)に平行な方向は、第4の磁化方向(-V方向)に平行な方向でもある。
The
第2の検出回路20では、第1の磁化方向はW1方向であり、第2の磁化方向は-W1方向であり、第3の磁化方向はU方向であり、第4の磁化方向は-U方向である。第1の検出回路10における磁化固定層52の磁化の方向および自由層54の磁化の方向の説明中の、第1の検出回路10、抵抗部R11,R12,R13,R14、第1のMR素子50A、U方向、-U方向、V方向および-V方向を、それぞれ、第2の検出回路20、抵抗部R21,R22,R23,R24、第2のMR素子50B、W1方向、-W1方向、U方向および-U方向に置き換えれば、第2の検出回路20における磁化固定層52の磁化の方向および自由層54の磁化の方向の説明になる。
In the
第3の検出回路30では、第1の磁化方向はW2方向であり、第2の磁化方向は-W2方向であり、第3の磁化方向はU方向であり、第4の磁化方向は-U方向である。第1の検出回路10における磁化固定層52の磁化の方向および自由層54の磁化の方向の説明中の、第1の検出回路10、抵抗部R11,R12,R13,R14、第1のMR素子50A、U方向、-U方向、V方向および-V方向を、それぞれ、第3の検出回路30、抵抗部R31,R32,R33,R34、第3のMR素子50C、W2方向、-W2方向、U方向および-U方向に置き換えれば、第3の検出回路30における磁化固定層52の磁化の方向および自由層54の磁化の方向の説明になる。
In the
磁気センサ1は、複数の第1のMR素子50Aと複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cの各々の自由層54に対して、所定の方向の磁界を印加するように構成された磁界発生器を含んでいる。本実施の形態では、磁界発生器は、第1のMR素子50Aの各々の自由層54に対して所定の方向の磁界を印加する第1のコイル70と、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cの各々の自由層54に対して所定の方向の磁界を印加する第2のコイル80とを含んでいる。第1のチップ2は、第1のコイル70を含んでいる。第2のチップ3は、第2のコイル80を含んでいる。
The
以下、第1のチップ2と第2のチップ3の具体的な構造について詳しく説明する。図8は、図7において8-8線で示す位置の断面の一部を示している。
Specific structures of the
第1のチップ2は、上面201aを有する基板201と、絶縁層202,203,204,207,208,209,210と、複数の下部電極61Aと、複数の上部電極62Aと、複数の下部コイル要素71と、複数の上部コイル要素72とを含んでいる。基板201の上面201aは、XY平面に平行であるものとする。Z方向は、基板201の上面201aに垂直な一方向でもある。なお、コイル要素とは、コイルの巻線の一部である。
The
絶縁層202は、基板201の上に配置されている。複数の下部コイル要素71は、絶縁層202の上に配置されている。絶縁層203は、絶縁層202の上において複数の下部コイル要素71の周囲に配置されている。絶縁層204は、複数の下部コイル要素71および絶縁層203の上に配置されている。
An insulating
複数の下部電極61Aは、絶縁層204の上に配置されている。絶縁層207は、絶縁層204の上において複数の下部電極61Aの周囲に配置されている。複数の第1のMR素子50Aは、複数の下部電極61Aの上に配置されている。絶縁層208は、複数の下部電極61Aおよび絶縁層207の上において複数の第1のMR素子50Aの周囲に配置されている。複数の上部電極62Aは、複数の第1のMR素子50Aおよび絶縁層208の上に配置されている。絶縁層209は、絶縁層208の上において複数の上部電極62Aの周囲に配置されている。
A plurality of
絶縁層210は、複数の上部電極62Aおよび絶縁層209の上に配置されている。複数の上部コイル要素72は、絶縁層210の上に配置されている。第1のチップ2は、更に、複数の上部コイル要素72および絶縁層210を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。なお、図7では、第1のチップ2の構成要素のうち、絶縁層204、複数の第1のMR素子50Aおよび複数の上部コイル要素72を示している。
The insulating
基板201の上面201aは、XY平面に平行であり、複数の下部電極61Aの各々の上面も、XY平面に平行になる。従って、上記の状態では、複数の第1のMR素子50Aは、XY平面に平行な平面の上に配置されていると言える。
The
図7に示したように、複数の第1のMR素子50Aは、U方向とV方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。複数の第1のMR素子50Aは、複数の下部電極61Aと複数の上部電極62Aによって、直列に接続されている。なお、隣接する2つの第1のMR素子50Aは、Z方向から見たときに、V方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。
As shown in FIG. 7, the plurality of
ここで、図11を参照して、複数の第1のMR素子50Aの接続方法について詳しく説明する。図11において、符号61は、任意のMR素子50に対応する下部電極を示し、符号62は、任意のMR素子50に対応する上部電極を示している。図11に示したように、個々の下部電極61は細長い形状を有している。下部電極61の長手方向に隣接する2つの下部電極61の間には、間隙が形成されている。下部電極61の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれMR素子50が配置されている。また、個々の上部電極62は細長い形状を有し、下部電極61の長手方向に隣接する2つの下部電極61上に配置されて隣接する2つのMR素子50同士を電気的に接続する。
Here, a method of connecting the plurality of
図示しないが、1列に並んだ複数個のMR素子50の列の端に位置する1つのMR素子50は、下部電極61の長手方向と交差する方向に隣接する他の複数個のMR素子50の列の端に位置する他の1つのMR素子50に接続されている。この2つのMR素子50は、図示しない電極によって互いに接続されている。図示しない電極は、2つのMR素子50の下面同士または上面同士を接続する電極であってもよい。
Although not shown, one
図11に示したMR素子50が第1のMR素子50Aである場合、図11に示した下部電極61は下部電極61Aに対応し、図11に示した上部電極62は上部電極62Aに対応する。また、この場合、下部電極61の長手方向は、V方向に平行な方向になる。
When the
なお、本実施の形態では、反強磁性層51、磁化固定層52、ギャップ層53および自由層54を含む積層膜を、MR素子50として説明している。しかし、この積層膜と、下部電極61と、上部電極62とを備えたものを、本実施の形態おけるMR素子としてもよい。積層膜は、複数の磁性膜を含んでいる。
In this embodiment, the
複数の上部コイル要素72の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の上部コイル要素72は、X方向に並ぶように配列されている。本実施の形態では特に、Z方向から見たときに、複数の第1のMR素子50Aの各々には、2つの上部コイル要素72が重なっている。
Each of the multiple
複数の下部コイル要素71の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の下部コイル要素71は、X方向に並ぶように配列されている。複数の下部コイル要素71の形状および配列は、複数の上部コイル要素72の形状および配列と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Each of the multiple
図7および図8に示した例では、複数の下部コイル要素71と複数の上部コイル要素72は、複数の第1のMR素子50Aの各々の自由層54に対して、X方向に平行な方向の磁界を印加する第1のコイル70を構成するように、電気的に接続されている。また、第1のコイル70は、例えば、第1および第2の抵抗部R11,R12における自由層54に対してX方向の磁界を印加し、第3および第4の抵抗部R13,R14における自由層54に対して-X方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。また、第1のコイル70は、プロセッサ40によって制御されてもよい。
In the example shown in FIGS. 7 and 8, the plurality of
次に、図9および図10を参照して、第2のチップ3の構造について説明する。図10は、図9において10-10線で示す位置の断面の一部を示している。
Next, the structure of the
第2のチップ3は、上面301aを有する基板301と、絶縁層302,303,304,305,307,308,309,310と、複数の下部電極61Bと、複数の下部電極61Cと、複数の上部電極62Bと、複数の上部電極62Cと、複数の下部コイル要素81と、複数の上部コイル要素82とを含んでいる。基板301の上面301aは、XY平面に平行であるものとする。Z方向は、基板301の上面301aに垂直な一方向でもある。
The
絶縁層302は、基板301の上に配置されている。複数の下部コイル要素81は、絶縁層302の上に配置されている。絶縁層303は、絶縁層302の上において複数の下部コイル要素81の周囲に配置されている。絶縁層304,305は、複数の下部コイル要素81および絶縁層303の上に、この順に積層されている。
An insulating
複数の下部電極61Bと複数の下部電極61Cは、絶縁層305の上に配置されている。絶縁層307は、絶縁層305の上において複数の下部電極61Bの周囲と複数の下部電極61Cの周囲に配置されている。複数の第2のMR素子50Bは、複数の下部電極61Bの上に配置されている。複数の第3のMR素子50Cは、複数の下部電極61Cの上に配置されている。絶縁層308は、複数の下部電極61B、複数の下部電極61Cおよび絶縁層307の上において複数の第2のMR素子50Bの周囲と複数の第3のMR素子50Cの周囲に配置されている。複数の上部電極62Bは、複数の第2のMR素子50Bおよび絶縁層308の上に配置されている。複数の上部電極62Cは、複数の第3のMR素子50Cおよび絶縁層308の上に配置されている。絶縁層309は、絶縁層308の上において複数の上部電極62Bの周囲と複数の上部電極62Cの周囲に配置されている。
A plurality of
絶縁層310は、複数の上部電極62B、複数の上部電極62Cおよび絶縁層309の上に配置されている。複数の上部コイル要素82は、絶縁層310の上に配置されている。第2のチップ3は、更に、複数の上部コイル要素82および絶縁層310を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。
The insulating
第2のチップ3は、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cを支持する支持部材を含んでいる。支持部材は、基板301の上面301aに対して傾斜した少なくとも1つの傾斜面を有している。本実施の形態では特に、支持部材は、絶縁層305によって構成されている。なお、図9では、第2のチップ3の構成要素のうち、絶縁層305、複数の第2のMR素子50B、複数の第3のMR素子50Cおよび複数の上部コイル要素82を示している。
The
絶縁層305は、それぞれ基板301の上面301aから遠ざかる方向(Z方向)に張り出す複数の凸面305cを有している。複数の凸面305cの各々は、U方向に平行な方向に延在している。凸面305cの全体形状は、図10に示した凸面305cの三角形形状をU方向に平行な方向に沿って移動してできる三角屋根形状である。また、複数の凸面305cは、V方向に平行な方向に並んでいる。
The insulating
複数の凸面305cの各々は、基板301の上面301aから最も遠い上端部を有している。本実施の形態では、複数の凸面305cの各々の上端部は、U方向に平行な方向に延在するものとする。ここで、複数の凸面305cのうちの任意の1つの凸面305cに着目する。凸面305cは、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bとを含んでいる。第1の傾斜面305aは、凸面305cのうち、凸面305cの上端部よりもV方向側の面である。第2の傾斜面305bは、凸面305cのうち、凸面305cの上端部よりも-V方向側の面である。凸面305cの上端部は、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bとの境界であってもよい。
Each of the plurality of
基板301の上面301aは、XY平面に平行である。第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの各々は、基板301の上面301aすなわちXY平面に対して傾斜している。基板301の上面301aに垂直な断面において、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの間隔は、基板301の上面301aから遠ざかるに従って小さくなる。
A
本実施の形態では、凸面305cが複数存在することから、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bもそれぞれ複数存在する。絶縁層305は、複数の第1の傾斜面305aと、複数の第2の傾斜面305bとを有している。
In this embodiment, since there are a plurality of
絶縁層305は、それぞれZ方向に突出した複数の突出部を含んでいる。複数の突出部の各々は、U方向に平行な方向に延在している。凸面305cは、絶縁層305の上面によって構成されている。また、複数の突出部は、V方向に平行な方向に並んでいる。
The insulating
複数の下部電極61Bは、複数の第1の傾斜面305aの上に配置されている。複数の下部電極61Cは、複数の第2の傾斜面305bの上に配置されている。前述のように、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの各々は、基板301の上面301aすなわちXY平面に対して傾斜していることから、複数の下部電極61Bの各々の上面と複数の下部電極61Cの各々の上面も、XY平面に対して傾斜する。従って、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cは、XY平面に対して傾斜した傾斜面上に配置されていると言える。絶縁層305は、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cの各々をXY平面に対して傾くように支持するための部材である。
The plurality of
本実施の形態では、複数の第1の傾斜面305aの各々は、U方向とW1方向に平行な平面である。複数の第2の傾斜面305bの各々は、U方向とW2方向に平行な平面である。
In this embodiment, each of the plurality of first
図示しないが、絶縁層305は、更に、複数の凸面305cの周囲に存在する平坦面を有している。複数の凸面305cは、平坦面からZ方向に突出していてもよい。また、複数の凸面305cは、隣接する2つの凸面305cの間に平坦面が形成されるように、所定の間隔を開けて配置されていてもよい。あるいは、絶縁層305は、平坦面から-Z方向に向かって凹んだ溝部を有していてもよい。この場合、複数の凸面305cは、溝部内に存在していてもよい。
Although not shown, the insulating
また、凸面305cは、曲線形状(アーチ形状)をU方向に平行な方向に沿って移動してできる半円筒状の曲面であってもよい。この場合、第1の傾斜面305aは曲面になる。第2のMR素子50Bは、曲面(第1の傾斜面305a)に沿って湾曲する。この場合であっても、便宜上、第2のMR素子50Bの磁化固定層52の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。同様に、第2の傾斜面305bは曲面になる。第3のMR素子50Cは、曲面(第2の傾斜面305b)に沿って湾曲する。この場合であっても、便宜上、第3のMR素子50Cの磁化固定層52の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。
Also, the
図9に示したように、複数の第2のMR素子50Bは、U方向とV方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。1つの第1の傾斜面305aの上には、複数個の第2のMR素子50Bが1列に並んでいる。同様に、複数の第3のMR素子50Cは、U方向とV方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。1つの第2の傾斜面305bの上には、複数個の第3のMR素子50Cが1列に並んでいる。本実施の形態では、複数の第2のMR素子50Bの列と複数の第3のMR素子50Cの列が、V方向に平行な方向において交互に並んでいる。
As shown in FIG. 9, the plurality of
なお、隣接する1つの第2のMR素子50Bと1つの第3のMR素子50Cは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、1つの第3のMR素子50Cを挟んで隣接する2つの第2のMR素子50Bは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、1つの第2のMR素子50Bを挟んで隣接する2つの第3のMR素子50Cは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。
Note that one
複数の第2のMR素子50Bは、複数の下部電極61Bと複数の上部電極62Bによって、直列に接続されている。前述の複数の第1のMR素子50Aの接続方法についての説明は、複数の第2のMR素子50Bの接続方法にも当てはまる。図11に示したMR素子50が第2のMR素子50Bである場合、図11に示した下部電極61は下部電極61Bに対応し、図11に示した上部電極62は上部電極62Bに対応する。また、この場合、下部電極61の長手方向は、U方向に平行な方向になる。
A plurality of
同様に、複数の第3のMR素子50Cは、複数の下部電極61Cと複数の上部電極62Cによって、直列に接続されている。前述の複数の第1のMR素子50Aの接続方法についての説明は、複数の第3のMR素子50Cの接続方法にも当てはまる。図11に示したMR素子50が第3のMR素子50Cである場合、図11に示した下部電極61は下部電極61Cに対応し、図11に示した上部電極62は上部電極62Cに対応する。また、この場合、下部電極61の長手方向は、U方向に平行な方向になる。
Similarly, a plurality of
複数の上部コイル要素82の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の上部コイル要素82は、X方向に並ぶように配列されている。本実施の形態では特に、Z方向から見たときに、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cの各々には、2つの上部コイル要素82が重なっている。
Each of the multiple
複数の下部コイル要素81の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の下部コイル要素81は、X方向に並ぶように配列されている。複数の下部コイル要素81の形状および配列は、複数の上部コイル要素82の形状および配列と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Each of the plurality of lower coil elements 81 extends in a direction parallel to the Y direction. Also, the plurality of lower coil elements 81 are arranged so as to line up in the X direction. The shape and arrangement of the plurality of lower coil elements 81 may be the same as or different from the shape and arrangement of the plurality of
図9および図10に示した例では、複数の下部コイル要素81と複数の上部コイル要素82は、複数の第2のMR素子50Bと複数の第3のMR素子50Cの各々の自由層54に対して、X方向に平行な方向の磁界を印加する第2のコイル80を構成するように、電気的に接続されている。また、第2のコイル80は、例えば、第2の検出回路20の第1および第2の抵抗部R21,R22と第3の検出回路30の第1および第2の抵抗部R31,R32における自由層54に対してX方向の磁界を印加し、第2の検出回路20の第3および第4の抵抗部R23,R24と第3の検出回路30の第3および第4の抵抗部R33,R34における自由層54に対して-X方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。また、第2のコイル80は、プロセッサ40によって制御されてもよい。
9 and 10, the plurality of lower coil elements 81 and the plurality of
次に、第1ないし第3の検出信号について説明する。始めに、図4を参照して、第1の検出信号について説明する。対象磁界のU方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第1の検出回路10の抵抗部R11~R14の各々の抵抗値は、抵抗部R11,R13の抵抗値が増加すると共に抵抗部R12,R14の抵抗値が減少するか、抵抗部R11,R13の抵抗値が減少すると共に抵抗部R12,R14の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E11,E12の各々の電位が変化する。第1の検出回路10は、信号出力端E11の電位に対応する信号を第1の検出信号S11として生成し、信号出力端E12の電位に対応する信号を第1の検出信号S12として生成するように構成されている。
Next, the first to third detection signals will be explained. First, the first detection signal will be described with reference to FIG. When the strength of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the U direction changes, the resistance values of the resistors R11 to R14 of the
次に、図5を参照して、第2の検出信号について説明する。対象磁界のW1方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第2の検出回路20の抵抗部R21~R24の各々の抵抗値は、抵抗部R21,R23の抵抗値が増加すると共に抵抗部R22,R24の抵抗値が減少するか、抵抗部R21,R23の抵抗値が減少すると共に抵抗部R22,R24の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E21,E22の各々の電位が変化する。第2の検出回路20は、信号出力端E21の電位に対応する信号を第2の検出信号S21として生成し、信号出力端E22の電位に対応する信号を第2の検出信号S22として生成するように構成されている。
Next, the second detection signal will be described with reference to FIG. When the intensity of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the W1 direction changes, the resistance values of the resistors R21 to R24 of the
次に、図6を参照して、第3の検出信号について説明する。対象磁界のW2方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第3の検出回路30の抵抗部R31~R34の各々の抵抗値は、抵抗部R31,R33の抵抗値が増加すると共に抵抗部R32,R34の抵抗値が減少するか、抵抗部R31,R33の抵抗値が減少すると共に抵抗部R32,R34の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E31,E32の各々の電位が変化する。第3の検出回路30は、信号出力端E31の電位に対応する信号を第3の検出信号S31として生成し、信号出力端E32の電位に対応する信号を第3の検出信号S32として生成するように構成されている。
Next, the third detection signal will be described with reference to FIG. When the intensity of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the W2 direction changes, the resistance values of the resistors R31 to R34 of the
次に、プロセッサ40の構成および動作について説明する。プロセッサ40は、第1の検出信号S11,S12に基づいて第1の検出値を生成し、第2の検出信号S21,S22および第3の検出信号S31,S32に基づいて、第2の検出値と第3の検出値を生成するように構成されている。第1の検出値は、対象磁界のU方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。第2の検出値は、対象磁界のV方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。第3の検出値は、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。以下、第1の検出値を記号Suで表し、第2の検出値を記号Svで表し、第3の検出値を記号Szで表す。
Next, the configuration and operation of
図12は、プロセッサ40の構成を示す機能ブロック図である。プロセッサ40は、第1の演算回路41と、第2の演算回路42と、補正回路43とを含んでいる。第1の演算回路41は、第1の生成処理を実行するように構成されている。第1の生成処理は、第1の検出信号S11,S12を用いて、第1の検出値Suに対応する第1の初期検出値Supを生成する処理である。
FIG. 12 is a functional block diagram showing the configuration of
本実施の形態では、第1の演算回路41は、第1の検出信号S11と第1の検出信号S12の差S11-S12を求めることを含む演算によって、第1の初期検出値Supを生成する。第1の初期検出値Supは、差S11-S12そのものであってもよいし、差S11-S12に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。
In the present embodiment, the first
第2の演算回路42は、第2の生成処理のうちの少なくとも一部の処理を実行するように構成されている。第2の生成処理は、第2の検出値Svに対応する第2の初期検出値Svpを生成する処理と、第3の検出値Szに対応する第3の初期検出値Szpを生成する処理とを含んでいる。第2の初期検出値Svpを生成する処理には、少なくとも、第2の検出信号S21,S22が用いられる。本実施の形態では、第2の初期検出値Svpを生成する処理と第3の初期検出値Szpを生成する処理のいずれにおいても、第2の検出信号S21,S22と第3の検出信号S31,S32が用いられる。
The second
本実施の形態では、第2の生成処理は、第1の処理と、第2の処理と、第3の処理とを含んでいる。第1の処理は、第2の検出信号S21,S22を用いて、第1の値S1を生成する処理である。第2の処理は、第3の検出信号S31,S32を用いて、第2の値S2を生成する処理である。第3の処理は、第1の値S1と第2の値S2とを用いて、第2の初期検出値Svpと第3の初期検出値Szpを生成する処理である。 In this embodiment, the second generation process includes a first process, a second process, and a third process. A first process is a process of generating a first value S1 using the second detection signals S21 and S22. A second process is a process of generating a second value S2 using the third detection signals S31 and S32. A third process is a process of generating a second initial detection value Svp and a third initial detection value Szp using the first value S1 and the second value S2.
本実施の形態では特に、第2の演算回路42は、第1の処理と第2の処理を実行するように構成されている。第1の処理は、第2の検出信号S21と第2の検出信号S22の差S21-S22を求めることを含む演算によって、第1の値S1を生成する処理である。第2の処理は、第3の検出信号S31と第3の検出信号S32の差S31-S32を求めることを含む演算によって、第2の値S2を生成する処理である。
Particularly in this embodiment, the second
第3の処理は、下記の式(1)、(2)を用いて、値S3,S4を算出する処理を含んでいる。 The third process includes a process of calculating values S3 and S4 using the following equations (1) and (2).
S3=(S2+S1)/(2cosα) …(1)
S4=(S2-S1)/(2sinα) …(2)
S3=(S2+S1)/(2cosα) (1)
S4=(S2-S1)/(2sinα) (2)
第3の処理は、更に、値S3,S4を用いて第2および第3の初期検出値Svp,Szpを生成する処理を含んでいる。第3の処理によって生成される第2の初期検出値Svpは、値S3そのものであってもよいし、値S3に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。同様に、第3の処理によって生成される第3の初期検出値Szpは、値S4そのものであってもよいし、値S4に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。 The third process further includes a process of generating second and third initial detection values Svp, Szp using the values S3, S4. The second initial detection value Svp generated by the third process may be the value S3 itself, or may be the value S3 to which predetermined corrections such as gain adjustment and offset adjustment are added. good. Similarly, the third initial detection value Szp generated by the third process may be the value S4 itself, or the value S4 to which predetermined corrections such as gain adjustment and offset adjustment are added. There may be.
補正回路43は、第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpを用いて、第1ないし第3の検出値Su,Sv,Szを生成する。本実施の形態では特に、補正回路43は、第1ないし第3の検出値Su,Sv,Szを生成するために、第2の生成処理の第3の処理と、第1の補正処理と、第2の補正処理と、決定処理とを実行するように構成されている。
The
第1の補正処理では、第1の初期検出値Supは、1回以上更新される。以下、最後に更新された第1の初期検出値Supを、最新の第1の初期検出値Supと言う。なお、便宜上、第1の生成処理が実行された後であって1回目の第1の補正処理が実行される前の第1の初期検出値Supも、最新の第1の初期検出値Supと言う。 In the first correction process, the first initial detection value Sup is updated one or more times. The last updated first initial detection value Sup is hereinafter referred to as the latest first initial detection value Sup. For convenience, the first initial detection value Sup after the execution of the first generation process and before the execution of the first correction process for the first time is also the latest first initial detection value Sup. To tell.
第2の補正処理では、第2の初期検出値Svpと第3の初期検出値Szpの各々は、1回以上更新される。以下、最後に更新された第2の初期検出値Svpを最新の第2の初期検出値Svpと言い、最後に更新された第3の初期検出値Szpを最新の第3の初期検出値Szpと言う。 In the second correction process, each of the second initial detection value Svp and the third initial detection value Szp is updated one or more times. Hereinafter, the last updated second initial detection value Svp will be referred to as the latest second initial detection value Svp, and the last updated third initial detection value Szp will be referred to as the latest third initial detection value Szp. To tell.
第1の補正処理は、最新の第2の初期検出値Svpから生成された第2の補正値Svcを用いて第1の初期検出値Sup(最新の第1の初期検出値Sup)を補正して、第1の初期検出値Supを更新する処理である。 The first correction process corrects the first initial detection value Sup (the latest first initial detection value Sup) using the second correction value Svc generated from the latest second initial detection value Svp. This is the process of updating the first initial detection value Sup.
第2の補正値Svcは、最新の第2の初期検出値Svpに第2の補正係数を乗算することを含む演算によって算出された値であってもよい。以下、最後に算出された第2の補正値Svcを、最新の第2の補正値Svcと言う。第1の補正処理は、第1の初期検出値Supと第2の補正値Svcを用いて表される式に、最新の第1の初期検出値Supと最新の第2の補正値Svcを代入することによって、第1の初期検出値Supを算出する(更新する)処理であってもよい。上記の式は、最新の第1の初期検出値Supに第2の補正値Svcを乗算することを含む第1の演算と、第1の演算によって得られた値を、最新の第1の初期検出値Supに加算するまたは最新の第1の初期検出値Supから減算する第2の演算とを含む式であってもよい。 The second correction value Svc may be a value calculated by an operation including multiplying the latest second initial detection value Svp by the second correction coefficient. Hereinafter, the last calculated second correction value Svc is referred to as the latest second correction value Svc. In the first correction process, the latest first initial detection value Sup and the latest second correction value Svc are substituted into an equation expressed using the first initial detection value Sup and the second correction value Svc. It may be a process of calculating (updating) the first initial detection value Sup by doing so. The above formula performs a first calculation including multiplying the latest first initial detection value Sup by the second correction value Svc, and converts the value obtained by the first calculation to the latest first initial detection value Sup. and a second operation of adding to the detected value Sup or subtracting from the latest first initial detected value Sup.
第2の補正処理は、最新の第1の初期検出値Supから生成された第1の補正値Sucを用いて第2の初期検出値Svp(最新の第2の初期検出値Svp)と第3の初期検出値Szp(最新の第3の初期検出値Szp)を補正して、第2および第3の初期検出値Svp,Szpを更新する処理である。本実施の形態では特に、第2の補正処理は、第4の処理と、第5の処理と、第6の処理とを含んでいる。第4の処理は、第1の補正値Sucを用いて第1および第2の値S1,S2を補正して、第1および第2の値S1,S2を更新する処理である。第5の処理は、最新の第1および第2の値S1,S2を用いて、第2および第3の初期検出値Svp,Szpを生成する処理である。第6の処理は、第5の処理によって生成された第2および第3の初期検出値Svp,Szpを用いて、第2および第3の初期検出値Svp,Szpを更新する処理である。なお、最新の第1の値S1とは、最後に更新された第1の値S1を意味する。また、最新の第2の値S2とは、最後に更新された第2の値S2を意味する。便宜上、第1および第2の処理が実行された後であって1回目の第3の処理が実行される前の第1の値S1および第2の値S2も、最新の第1の値S1および最新の第2の値S2と言う。 The second correction process uses the first correction value Suc generated from the latest first initial detection value Sup to obtain the second initial detection value Svp (the latest second initial detection value Svp) and the third correction value Svp. This is a process of correcting the initial detection value Szp (the latest third initial detection value Szp) of and updating the second and third initial detection values Svp and Szp. Especially in this embodiment, the second correction process includes a fourth process, a fifth process, and a sixth process. A fourth process is a process of correcting the first and second values S1 and S2 using the first correction value Suc and updating the first and second values S1 and S2. A fifth process is a process of generating second and third initial detection values Svp and Szp using the latest first and second values S1 and S2. A sixth process is a process of updating the second and third initial detection values Svp and Szp using the second and third initial detection values Svp and Szp generated by the fifth process. Note that the latest first value S1 means the last updated first value S1. Also, the latest second value S2 means the last updated second value S2. For convenience, the first value S1 and the second value S2 after the first and second processes are executed and before the first third process is executed are also the latest first value S1 and the latest second value S2.
第5の処理の内容は、実質的に、第2の生成処理の第3の処理と同じである。すなわち、第2の補正処理は、実質的に、第2の生成処理の第3の処理を含んでいる。第5の処理は、最新の第1および第2の値S1,S2と式(1)、(2)を用いて、値S3,S4を算出する処理と、値S3,S4を用いて第2および第3の初期検出値Svp,Szpを生成する処理とを含んでいる。 The content of the fifth process is substantially the same as the third process of the second generation process. That is, the second correction process substantially includes the third process of the second generation process. A fifth process is a process of calculating values S3 and S4 using the latest first and second values S1 and S2 and formulas (1) and (2), and a process of calculating values S3 and S4 using the values S3 and S4. and a process of generating the third initial detection values Svp and Szp.
第1の補正値Sucは、最新の第1の初期検出値Supに第1の補正係数を乗算することを含む演算によって算出された値であってもよい。以下、最後に算出された第1の補正値Sucを、最新の第1の補正値Sucと言う。第2の補正処理の第4の処理は、第1の値S1と第1の補正値Sucを用いて表される第1の式に、最新の第1の値S1と最新の第1の補正値Sucを代入することによって、第1の値S1を算出(更新)し、第2の値S2と第1の補正値Sucを用いて表される第2の式に、最新の第2の値S2と最新の第1の補正値Sucを代入することによって、第2の値S2を算出(更新)する処理であってもよい。第1の式は、最新の第1の値S1に第1の補正値Sucを乗算することを含む第3の演算と、第3の演算によって得られた値を、最新の第1の値S1に加算するまたは最新の第1の値S1から減算する第4の演算とを含む式であってもよい。第2の式は、最新の第2の値S2に第1の補正値Sucを乗算することを含む第5の演算と、第5の演算によって得られた値を、最新の第2の値S2に加算するまたは最新の第2の値S2から減算する第6の演算とを含む式であってもよい。 The first correction value Suc may be a value calculated by an operation including multiplying the latest first initial detection value Sup by the first correction coefficient. Hereinafter, the last calculated first correction value Suc is referred to as the latest first correction value Suc. In the fourth process of the second correction process, the latest first value S1 and the latest first correction are added to the first equation expressed using the first value S1 and the first correction value Suc. By substituting the value Suc, the first value S1 is calculated (updated), and the latest second value is added to the second equation expressed using the second value S2 and the first correction value Suc. It may be a process of calculating (updating) the second value S2 by substituting S2 and the latest first correction value Suc. The first formula includes a third calculation including multiplying the latest first value S1 by the first correction value Suc, and converting the value obtained by the third calculation to the latest first value S1 and a fourth operation of adding to or subtracting from the latest first value S1. The second equation includes a fifth operation including multiplying the latest second value S2 by the first correction value Suc, and converting the value obtained by the fifth operation to the latest second value S2 and a sixth operation of adding to or subtracting from the latest second value S2.
決定処理は、最新の第1の初期検出値Supを第1の検出値Suとして決定し、最新の第2の初期検出値Svpを第2の検出値Svとして決定し、最新の第3の初期検出値Szpを第3の検出値Szとして決定する処理である。補正回路43は、第1の補正処理と第2の補正処理を交互に1回以上実行した後に、決定処理を実行する。補正回路43は、第1の補正処理および第2の補正処理を、それぞれ1回ずつ実行してもよいし、それぞれ2回ずつ実行してもよいし、それぞれ3回以上ずつ実行してもよい。
The determination process determines the latest first initial detection value Sup as the first detection value Su, the latest second initial detection value Svp as the second detection value Sv, and the latest third initial detection value Sv. This is the process of determining the detected value Szp as the third detected value Sz. The
補正回路43は、第2および第3の初期検出値Svp,Szpの更新から先に実行してもよい。すなわち、補正回路43は、1回目の第1の補正処理を実行する前に、1回目の第2の補正処理を実行してもよい。
The
1回目の第2の補正処理は、第2の生成処理の第1および第2の処理が実行された後に実行される。また、前述のように、第2の補正処理は、実質的に、第2の生成処理の第3の処理を含んでいる。従って、1回目の第2の補正処理が実行されることによって、実質的に、第2の生成処理が実行される。 The first second correction process is executed after the first and second processes of the second generation process are executed. Also, as described above, the second correction process substantially includes the third process of the second generation process. Therefore, by executing the second correction process for the first time, the second generation process is substantially executed.
なお、プロセッサ40の構成は、図12に示した例に限られない。例えば、第1の演算回路41、第2の演算回路42および補正回路43は、実質的に1つの回路であってもよい。この場合、1つの回路は、第1の演算回路41、第2の演算回路42および補正回路43で実行される全ての処理を実行することができるように構成されていてもよい。あるいは、補正回路43を設ける代わりに、補正回路43が実行する一部の処理(第1の初期検出値Supおよび第1の検出値Suに関わる処理)を第1の演算回路41が実行し、補正回路43が実行する他の一部の処理(第2および第3の初期検出値Svp,Szpならびに第2および第3の検出値Sv,Szに関わる処理)を第2の演算回路42が実行するように構成されていてもよい。この場合、第1の演算回路41と第2の演算回路42との間で、第1および第2の初期検出値Sup,Svpを送受信できるように構成されていてもよい。
Note that the configuration of the
次に、補正回路43によって実行される一連の処理の効果について説明する。始めに、比較例の第1ないし第3の検出回路について説明する。比較例の第1の検出回路の構成は、複数の第1のMR素子50Aに対象磁界が印加されていない場合における、複数の第1のMR素子50Aの各々の自由層54の磁化の方向を除いて、図4に示した第1の検出回路10の構成と同じである。比較例の第1の検出回路では、自由層54の磁化の方向は、上記の場合、複数の第1のMR素子50Aの全てにおいてV方向である。
Next, effects of a series of processes executed by the
比較例の第2の検出回路の構成は、複数の第2のMR素子50Bに対象磁界が印加されていない場合における、複数の第2のMR素子50Bの各々の自由層54の磁化の方向を除いて、図5に示した第2の検出回路20の構成と同じである。比較例の第2の検出回路では、自由層54の磁化の方向は、上記の場合、複数の第2のMR素子50Bの全てにおいてU方向である。
The configuration of the second detection circuit of the comparative example detects the magnetization direction of the
比較例の第3の検出回路の構成は、複数の第3のMR素子50Cに対象磁界が印加されていない場合における、複数の第3のMR素子50Cの各々の自由層54の磁化の方向を除いて、図6に示した第3の検出回路30の構成と同じである。比較例の第3の検出回路では、自由層54の磁化の方向は、上記の場合、複数の第3のMR素子50Cの全てにおいてU方向である。
The configuration of the third detection circuit of the comparative example detects the magnetization direction of the
比較例の第1の検出回路では、V方向に平行な方向の磁界(対象磁界のV方向に平行な方向の成分)は、実質的に、磁化容易軸方向がV方向に平行な方向となる形状異方性に基づく異方性磁界を変化させる作用を有する。この異方性磁界は、自由層54の磁化に作用する。そのため、比較例の第1の検出回路では、V方向に平行な方向の磁界の有無やその強度の変化によって、対象磁界のU方向に平行な方向の成分を検出するときの自由層54の磁化の方向が変化してしまう。これにより、第1の検出信号S11,S12が、V方向に平行な方向の磁界が存在しない状態において対象磁界のU方向に平行な方向の成分を検出したときの第1の検出信号S11,S12からずれてしまい、その結果、実質的に第1の検出値Suに相当する差S11-S12もずれてしまう。
In the first detection circuit of the comparative example, the magnetic field in the direction parallel to the V direction (the component of the target magnetic field in the direction parallel to the V direction) has the direction of the easy axis of magnetization substantially parallel to the V direction. It has the effect of changing the anisotropic magnetic field based on shape anisotropy. This anisotropic magnetic field acts on the magnetization of the
これに対し、本実施の形態では、自由層54の磁化の方向を、抵抗部毎に異ならせている。本実施の形態では特に、V方向に平行な方向の磁界に起因する第1の検出信号S11,S12のずれを、差S11-S12を算出する際に相殺できるように、自由層54の磁化の方向を設定している。これにより、本実施の形態によれば、V方向に平行な方向の磁界に起因する差S11-S12のずれを抑制することができる。その結果、本実施の形態によれば、V方向に平行な方向の磁界に起因する第1の検出値Suの誤差を低減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the magnetization direction of the
上記の比較例の第1の検出回路についての説明は、比較例の第2および第3の検出回路にも当てはまる。比較例の第2の検出回路では、第2の検出信号S21,S22が、U方向に平行な方向の磁界が存在しない状態において対象磁界のW1方向に平行な方向の成分を検出したときの第2の検出信号S21,S22からずれてしまい、その結果、第1の値S1もずれてしまう。また、比較例の第3の検出回路では、第3の検出信号S31,S32が、U方向に平行な方向の磁界が存在しない状態において対象磁界のW2方向に平行な方向の成分を検出したときの第3の検出信号S31,S32からずれてしまい、その結果、第2の値S2もずれてしまう。これらのことから、実質的に第2の検出値Svに相当する値S3と実質的に第3の検出値Szに相当する値S4もずれてしまう。これに対し、本実施の形態によれば、U方向に平行な方向の磁界に起因する値S3,S4のずれを抑制することができる。その結果、本実施の形態によれば、U方向に平行な方向の磁界に起因する第2および第3の検出値Sv,Szの誤差を低減することができる。 The above description of the first detection circuit of the comparative example also applies to the second and third detection circuits of the comparative example. In the second detection circuit of the comparative example, the second detection signals S21 and S22 correspond to the second detection signals S21 and S22 when the component of the target magnetic field parallel to the W1 direction is detected in the absence of the magnetic field parallel to the U direction. 2 detection signals S21 and S22, and as a result, the first value S1 also deviates. Further, in the third detection circuit of the comparative example, when the third detection signals S31 and S32 detect the component of the target magnetic field parallel to the W2 direction in the absence of the magnetic field parallel to the U direction, As a result, the second value S2 also deviates from the third detection signals S31 and S32. For these reasons, the value S3 substantially corresponding to the second detection value Sv and the value S4 substantially corresponding to the third detection value Sz also deviate. In contrast, according to the present embodiment, it is possible to suppress the deviation of the values S3 and S4 due to the magnetic field in the direction parallel to the U direction. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce errors in the second and third detection values Sv and Sz due to the magnetic field parallel to the U direction.
補正回路43によって実行される一連の処理は、上述のようにして抑制された差S11-S12のずれすなわち第1の初期検出値Supのずれと、値S3のずれすなわち第2の初期検出値Svpのずれと、値S4のずれすなわち第3の初期検出値Szpのずれを、更に抑制するための処理である。第1の補正処理では、第1の初期検出値Supを、対象磁界のV方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有する第2の初期検出値Svpを用いて補正する。第2の初期検出値Svpを用いることにより、V方向に平行な方向の磁界の有無やその強度の変化に応じて、第1の初期検出値Supを補正することが可能になる。具体的には、第2の補正値Svcが、V方向に平行な方向の磁界の有無やその強度の変化に応じて変化するため、第1の初期検出値Supを精度よく補正することができる。
A series of processes executed by the
第2の補正係数や、前述の第1の初期検出値Supと第2の補正値Svcを用いて表される式は、第1の初期検出値Supのずれが大きくなるに従って第1の初期検出値Supの補正量が大きくなると共に、第1の初期検出値Supが減少するようにずれる場合と増加するようにずれる場合によって第1の初期検出値Supの補正量の正負が変わるように規定されていてもよい。例えば、第1の初期検出値Supが減少するようにずれる場合には、第1の初期検出値Supの減少量に相当する第1の初期検出値Supの補正量が、第1の初期検出値Supに加算されてもよい。また、第1の初期検出値Supが増加するようにずれる場合には、第1の初期検出値Supの増加量に相当する第1の初期検出値Supの補正量が、第1の初期検出値Supから減算されてもよい。 The equation expressed using the second correction coefficient and the above-described first initial detection value Sup and second correction value Svc increases the first initial detection value Sup as the deviation of the first initial detection value Sup increases. As the amount of correction of the value Sup increases, the positive or negative of the amount of correction of the first initial detection value Sup is defined to change depending on whether the first initial detection value Sup shifts to decrease or increase. may be For example, when the first initial detection value Sup deviates to decrease, the correction amount of the first initial detection value Sup corresponding to the amount of decrease in the first initial detection value Sup is the first initial detection value. May be added to Sup. Further, when the first initial detection value Sup deviates to increase, the correction amount of the first initial detection value Sup corresponding to the increase amount of the first initial detection value Sup is the first initial detection value. It may be subtracted from Sup.
第1の補正処理についての上記の説明は、第2の補正処理にも当てはまる。すなわち、第2の補正処理では、第1および第2の値S1,S2を、対象磁界のU方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有する第1の初期検出値Supを用いて補正する。これにより、実質的に、第2および第3の初期検出値Svp,Szpを、対象磁界のU方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有する第1の初期検出値Supを用いて補正している。第1の初期検出値Supを用いることにより、U方向に平行な方向の磁界の有無やその強度の変化に応じて、第1および第2の値S1,S2(第2および第3の初期検出値Svp,Szp)を補正することが可能になる。具体的には、第1の補正値Sucが、U方向に平行な方向の磁界の有無やその強度の変化に応じて変化するため、第1および第2の値S1,S2(第2および第3の初期検出値Svp,Szp)を精度よく補正することができる。 The above description of the first correction process also applies to the second correction process. That is, in the second correction process, the first and second values S1 and S2 are corrected using the first initial detection value Sup having a corresponding relationship with the intensity of the component of the target magnetic field parallel to the U direction. do. Thereby, the second and third initial detection values Svp and Szp are substantially corrected using the first initial detection value Sup having a corresponding relationship with the intensity of the component in the direction parallel to the U direction of the target magnetic field. are doing. By using the first initial detection value Sup, the first and second values S1 and S2 (second and third initial detection values Svp, Szp) can be corrected. Specifically, since the first correction value Suc changes according to the presence or absence of the magnetic field in the direction parallel to the U direction and changes in its intensity, the first and second values S1 and S2 (second and second 3 initial detection values Svp, Szp) can be accurately corrected.
第1の補正係数や、前述の第1および第2の式は、第2の初期検出値Svpのずれが大きくなるに従って第2の初期検出値Svpの補正量が大きくなると共に、第2の初期検出値Svpが減少するようにずれる場合と増加するようにずれる場合によって第2の初期検出値Svpの補正量の正負が変わるように規定されていてもよい。 According to the first correction coefficient and the above-described first and second equations, as the deviation of the second initial detection value Svp increases, the correction amount of the second initial detection value Svp increases and the second initial detection value Svp increases. The correction amount of the second initial detection value Svp may be defined to be positive or negative depending on whether the detection value Svp is deviated to decrease or increase.
第1の補正係数と第2の補正係数は、第1の初期検出値Supのずれと第2の初期検出値Svpのずれと第3の初期検出値Szpのずれが抑制されるように、予め選択されていてもよい。第1の補正係数と第2の補正係数は、複数の測定結果に基づいて、数値解析等を用いて決定されてもよい。 The first correction coefficient and the second correction coefficient are set in advance so that the deviation of the first initial detection value Sup, the deviation of the second initial detection value Svp, and the deviation of the third initial detection value Szp are suppressed. May be selected. The first correction coefficient and the second correction coefficient may be determined using numerical analysis or the like based on multiple measurement results.
なお、比較例の第1ないし第3の検出回路によって生成された第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpに対して第1および第2の補正処理を適用しようとすると、印加される磁界の方向に応じて、第1および第2の補正係数の正負を変更する等、第1および第2の補正処理の内容を変更する必要がある。これに対し、本実施の形態では、印加される磁界の方向によらずに同じ第1および第2の補正処理を適用することができ、補正回路43の構成および第1および第2の補正処理の内容を簡単にすることができる。 Note that if the first and second correction processes are applied to the first to third initial detection values Sup, Svp, and Szp generated by the first to third detection circuits of the comparative example, It is necessary to change the contents of the first and second correction processes, such as changing the sign of the first and second correction coefficients, according to the direction of the applied magnetic field. In contrast, in the present embodiment, the same first and second correction processes can be applied regardless of the direction of the applied magnetic field. content can be simplified.
ところで、第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpの各々のずれを抑制する手段としては、第1ないし第3の検出回路10,20,30の各々に対して、検出対象以外の磁界が印加されないように、磁性材料よりなるシールドを設けることが考えられる。例えば、第1の検出回路10には、U方向に平行な方向の磁界をほとんど減衰させないが、V方向に平行な方向の磁界を遮断するまたは減衰させるように構成されたシールドを設けることが考えられる。同様に、第2および第3の検出回路20,30には、W1方向に平行な方向の磁界およびW2方向に平行な方向の磁界をほとんど減衰させないが、U方向に平行な方向の磁界を遮断するまたは減衰させるように構成されたシールドを設けることが考えられる。しかし、本実施の形態では、第1ないし第3の検出回路10,20,30の各々にシールドを設けることなく、第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpの各々のずれを抑制している。これにより、本実施の形態によれば、磁気センサ1の構造を簡単にすることができる。
By the way, as means for suppressing the deviation of each of the first to third initial detection values Sup, Svp, and Szp, for each of the first to
また、本実施の形態では、第1の初期検出値Supは、対象磁界の、基準平面4aすなわちXY平面に平行な方向の成分(対象磁界のU方向に平行な方向の成分)を検出することによって生成された第1の検出信号S11,S12を用いて生成されている。第2および第3の初期検出値Svp,Szpは、対象磁界の、基準平面4aすなわちXY平面に対して傾斜した一方向の成分(対象磁界のW1方向に平行な方向の成分)と、対象磁界の、基準平面4aすなわちXY平面に対して傾斜した他の一方向の成分(対象磁界のW2方向に平行な方向の成分)とを検出することによって生成された第2の検出信号S21,S22および第3の検出信号S31,S32を用いて生成されている。このように、本実施の形態では、対象磁界の、XY平面に平行な方向の成分とXY平面に対して傾斜した方向の成分とを検出することによって生成された第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpの各々のずれを抑制することを特徴としている。
In the present embodiment, the first initial detection value Sup is obtained by detecting the component of the target magnetic field in the direction parallel to the
なお、上述のように、本実施の形態では、対象磁界のU方向に平行な方向の成分に対応する検出値(第1の初期検出値Sup)は、対象磁界のU方向に平行な方向の成分を検出することによって生成されるが、対象磁界のV方向に平行な方向の成分に対応する検出値(第2の初期検出値Svp)は、対象磁界のV方向に平行な方向の成分を検出することによっては生成されず、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分に対応する検出値(第3の初期検出値Szp)も、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分を検出することによっては生成されない。そのため、本実施の形態では、第2および第3の初期検出値Svp,Szpに比べて、第1の初期検出値Supを精度よく生成することができる場合がある。この場合、第1の補正処理を実行する前に、第1の初期検出値Supを用いた第2の補正処理を実行することにより、第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpを精度よく更新することができる。 As described above, in the present embodiment, the detection value (first initial detection value Sup) corresponding to the component of the target magnetic field parallel to the U direction is The detected value (second initial detection value Svp) corresponding to the component of the target magnetic field in the direction parallel to the V direction, which is generated by detecting the component of the target magnetic field, is the component of the target magnetic field in the direction parallel to the V direction. A detection value (third initial detection value Szp) that is not generated by the detection and corresponds to the component of the target magnetic field parallel to the Z direction also detects the component of the target magnetic field parallel to the Z direction. It is not generated by Therefore, in the present embodiment, it may be possible to generate the first initial detection value Sup with higher accuracy than the second and third initial detection values Svp and Szp. In this case, by executing the second correction process using the first initial detection value Sup before executing the first correction process, the first to third initial detection values Sup, Svp, Szp are It can be updated with high precision.
また、本実施の形態では、第1の検出信号S11,S12を生成する第1の検出回路10は第1のチップ2に含まれ、第2の検出信号S21,S22を生成する第2の検出回路20と第3の検出信号S31,S32を生成する第3の検出回路30は第2のチップ3に含まれている。このように、本実施の形態では、物理的に互いに分離している2つのチップの各々に含まれる検出回路を用いて生成された第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpの各々のずれを抑制することを特徴としている。
Further, in the present embodiment, the
次に、第2の検出値Svの誤差について調べたシミュレーションの結果について説明する。シミュレーションでは、磁気センサ装置100に対して、少なくともU方向の成分とV方向の成分を含む対象磁界を印加して、第1ないし第3の検出値Su,Sv,Szを生成した。なお、シミュレーションでは、第1ないし第3の検出値Su,Sv,Szがそれぞれ対象磁界のU方向に平行な方向の成分の強度、対象磁界のV方向に平行な方向の成分の強度および対象磁界のZ方向に平行な方向の成分の強度を表すように、差S11-S12および値S3,S4を補正して、第1ないし第3の初期検出値Sup,Svp,Szpを生成した。また、シミュレーションでは、1回目の第1の補正処理を実行する前に、1回目の第2の補正処理を実行した。
Next, the results of a simulation that investigated the error of the second detection value Sv will be described. In the simulation, a target magnetic field including at least a U-direction component and a V-direction component was applied to the
シミュレーションでは、第2の補正処理と第1の補正処理を交互に1回実行する度に決定処理を実行して、第1ないし第3の検出値Su,Sv,Szを生成した。また、対象磁界のV方向の成分の強度と第2の検出値Svとの差を、対象磁界のV方向の成分の強度で割った値を、第2の検出値Svの誤差として求めた。 In the simulation, the determination process was executed each time the second correction process and the first correction process were alternately executed to generate the first to third detection values Su, Sv, and Sz. Also, the difference between the intensity of the component in the V direction of the target magnetic field and the second detection value Sv was divided by the intensity of the component in the V direction of the target magnetic field to obtain the error of the second detection value Sv.
また、シミュレーションでは、第1および第2の補正処理を実行する前に第2の生成処理の第3の処理を実行して、第2の初期検出値Svpを求め、この第2の初期検出値Svpから、第1および第2の補正処理の各々の実行回数が0回の場合の第2の検出値Svの誤差を求めた。すなわち、対象磁界のV方向の成分の強度と上記の第2の初期検出値Svpとの差を、対象磁界のV方向の成分の強度で割った値を、第1および第2の補正処理の各々の実行回数が0回の場合の第2の検出値Svの誤差として求めた。第1および第2の補正処理の各々の実行回数が0回の場合の第2の検出値Svの誤差は、3.54%であった。 Further, in the simulation, the third process of the second generation process is executed before the first and second correction processes are executed, the second initial detection value Svp is obtained, and the second initial detection value Svp is obtained. From Svp, the error of the second detection value Sv when the number of executions of each of the first and second correction processes is 0 is obtained. That is, the difference between the intensity of the component in the V direction of the target magnetic field and the second initial detection value Svp is divided by the intensity of the component in the V direction of the target magnetic field. It was obtained as the error of the second detection value Sv when the number of executions was 0. The error of the second detection value Sv when the number of executions of each of the first and second correction processes was 0 was 3.54%.
また、第1および第2の補正処理の各々の実行回数が1回の場合の第2の検出値Svの誤差は0.13%であった。また、第1および第2の補正処理の各々の実行回数が2回の場合と3回の場合の第2の検出値Svの誤差は、いずれも0%であった。 Further, the error of the second detection value Sv was 0.13% when the number of executions of each of the first and second correction processes was one. Also, the error in the second detection value Sv was 0% when the number of executions of each of the first and second correction processes was two and three.
シミュレーションの結果から理解されるように、第1および第2の補正処理をそれぞれ1回実行することにより、第2の検出値Svの誤差を小さくすることができる。また、第1および第2の補正処理をそれぞれ2回実行することにより、第2の検出値Svの誤差をほぼ0にすることができる。なお、第1および第2の補正処理をそれぞれ3回実行しても、第2の検出値Svの誤差はほぼ0である。プロセッサ40の負荷の観点から、第1および第2の補正処理の各々の実行回数は、2回であることが好ましい。
As understood from the simulation results, the error of the second detection value Sv can be reduced by executing the first and second correction processes once. Also, by executing the first and second correction processes twice, respectively, the error in the second detection value Sv can be made almost zero. Even if the first and second correction processes are executed three times each, the error of the second detection value Sv is almost zero. From the viewpoint of the load on
上記の第2の検出値Svについての説明は、第1の検出値Suおよび第3の検出値Szにも当てはまる。 The above description of the second detection value Sv also applies to the first detection value Su and the third detection value Sz.
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ装置について説明する。本実施の形態では、MR素子50の自由層54の磁化の方向が、第1の実施の形態とは異なっている。
[Second embodiment]
Next, a magnetic sensor device according to a second embodiment of the invention will be described. In this embodiment, the magnetization direction of the
以下、第1の実施の形態で定義した第1ないし第4の磁化方向を用いて、MR素子50の自由層54の磁化の方向について説明する。図13は、第1の検出回路10の回路構成を示す回路図である。図14は、第2の検出回路20の回路構成を示す回路図である。図15は、第3の検出回路30の回路構成を示す回路図である。
The magnetization direction of the
第1の実施の形態と同様に、第1の検出回路10では、第1の磁化方向はU方向であり、第2の磁化方向は-U方向であり、第3の磁化方向はV方向であり、第4の磁化方向は-V方向である。本実施の形態では、第1および第4の抵抗部R11,R14の各々における自由層54の磁化は、第1のMR素子50Aに対象磁界が印加されていない場合、第3の磁化方向(V方向)の成分を含んでいる。第2および第3の抵抗部R12,R13の各々における自由層54の磁化は、第1のMR素子50Aに対象磁界が印加されていない場合、第4の磁化方向(-V方向)の成分を含んでいる。
As in the first embodiment, in the
また、本実施の形態では、第1のコイル70(図3参照)は、例えば、第1および第4の抵抗部R11,R14における自由層54に対してX方向の磁界を印加し、第2および第3の抵抗部R12,R13における自由層54に対して-X方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。
Further, in the present embodiment, the first coil 70 (see FIG. 3), for example, applies a magnetic field in the X direction to the
また、第1の実施の形態と同様に、第2の検出回路20では、第1の磁化方向はW1方向であり、第2の磁化方向は-W1方向であり、第3の磁化方向はU方向であり、第4の磁化方向は-U方向である。本実施の形態では、第1および第4の抵抗部R21,R24の各々における自由層54の磁化は、第2のMR素子50Bに対象磁界が印加されていない場合、第3の磁化方向(U方向)の成分を含んでいる。第2および第3の抵抗部R22,R23の各々における自由層54の磁化は、第2のMR素子50Bに対象磁界が印加されていない場合、第4の磁化方向(-U方向)の成分を含んでいる。
Further, as in the first embodiment, in the
また、第1の実施の形態と同様に、第3の検出回路30では、第1の磁化方向はW2方向であり、第2の磁化方向は-W2方向であり、第3の磁化方向はU方向であり、第4の磁化方向は-U方向である。本実施の形態では、第1および第4の抵抗部R31,R34の各々における自由層54の磁化は、第3のMR素子50Cに対象磁界が印加されていない場合、第3の磁化方向(U方向)の成分を含んでいる。第2および第3の抵抗部R32,R33の各々における自由層54の磁化は、第3のMR素子50Cに対象磁界が印加されていない場合、第4の磁化方向(-U方向)の成分を含んでいる。
Further, as in the first embodiment, in the
また、本実施の形態では、第2のコイル80(図3参照)は、例えば、第2の検出回路20の第1および第4の抵抗部R21,R24と第3の検出回路30の第1および第4の抵抗部R31,R34における自由層54に対してX方向の磁界を印加し、第2の検出回路20の第2および第3の抵抗部R22,R23と第3の検出回路30の第2および第3の抵抗部R32,R33における自由層54に対して-X方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。
In addition, in the present embodiment, the second coil 80 (see FIG. 3) includes, for example, the first and fourth resistors R21 and R24 of the
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations, actions and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置100は、本実施の形態における磁気センサ101と、第1の実施の形態で説明したプロセッサ40とによって構成されている。磁気センサ101は、第1の実施の形態における第1のチップ2または第2のチップ3と同様の外観形状を有していてもよい。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described. A
以下、図16ないし図19を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ101の構成について説明する。図16は、本実施の形態に係る磁気センサ装置100の構成を示す機能ブロック図である。図17は、本実施の形態における第1の検出回路の回路構成を示す回路図である。図18は、本実施の形態における第2の検出回路の回路構成を示す回路図である。図19は、本実施の形態における第3の検出回路の回路構成を示す回路図である。
The configuration of
磁気センサ101は、第1の検出回路110と、第2の検出回路120と、第3の検出回路130とを備えている。第1ないし第3の検出回路110,120,130の各々は、複数のMR素子を含んでいる。
The
第1の検出回路110は、対象磁界のU方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する第1の検出信号S111,S112を生成するように構成されている。第2の検出回路120は、対象磁界のV方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する第2の検出信号S121,S122を生成するように構成されている。第3の検出回路130は、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する第3の検出信号S131,S132を生成するように構成されている。
The
第1の検出回路110の回路構成は、基本的には、第1の実施の形態における第1の検出回路10の回路構成と同じである。図17では、第1の検出回路10の第1ないし第4の抵抗部R11,R12,R13,R14に対応する第1の検出回路110の第1ないし第4の抵抗部を、それぞれ符号R111,R112,R113,R114で示している。
The circuit configuration of the
第2の検出回路120の回路構成は、基本的には、第1の実施の形態における第2の検出回路20の回路構成と同じである。図18では、第2の検出回路20の第1ないし第4の抵抗部R21,R22,R23,R24に対応する第2の検出回路120の第1ないし第4の抵抗部を、それぞれ符号R121,R122,R123,R124で示している。
The circuit configuration of the
第3の検出回路130の回路構成は、基本的には、第1の実施の形態における第3の検出回路30の回路構成と同じである。図19では、第3の検出回路30の第1ないし第4の抵抗部R31,R32,R33,R34に対応する第3の検出回路130の第1ないし第4の抵抗部を、それぞれ符号R131,R132,R133,R134で示している。
The circuit configuration of the
抵抗部R111~R114,R121~R124,R131~R134は、複数のMR素子によって構成されている。以下、磁気センサ101の複数のMR素子を、符号150で表す。MR素子150の構成は、第1の実施の形態で説明したMR素子50の構成と同じであってもよい。すなわち、MR素子150は、少なくとも、磁化固定層52、自由層54およびギャップ層53を有している(図11参照)。
The resistance portions R111 to R114, R121 to R124, R131 to R134 are composed of a plurality of MR elements. A plurality of MR elements of the
図17ないし図19において、塗りつぶした矢印は、MR素子150の磁化固定層52の磁化の方向を表している。図17に示した例では、第1および第3の抵抗部R111,R113の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、U方向である。第2および第4の抵抗部R112,R114の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、-U方向である。また、第1の検出回路110の複数のMR素子150の各々の自由層54は、磁化容易軸方向がV方向に平行な方向となる形状異方性を有している。
17 to 19, the filled arrows represent the magnetization direction of the magnetization pinned
図18に示した例では、第1および第3の抵抗部R121,R123の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、V方向である。第2および第4の抵抗部R122,R124の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、-V方向である。また、第2の検出回路120の複数のMR素子150の各々の自由層54は、磁化容易軸方向がU方向に平行な方向となる形状異方性を有している。
In the example shown in FIG. 18, the magnetization direction of the magnetization pinned
第3の検出回路130の複数のMR素子150の各々の自由層54は、磁化容易軸方向がV方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第3の検出回路130における磁化固定層52の磁化の方向については、後で説明する。
The
次に、磁気センサ101の具体的な構造について説明する。磁気センサ101は、上面を有する基板と、第1の検出回路110を含む第1の部分と、第2の検出回路120を含む第2の部分と、第3の検出回路130を含む第3の部分とを含んでいる。基板の上面は、XY平面に平行であるものとする。第1ないし第3の部分は、基板の上に形成されている。第1の部分の構造と第2の部分の構造は、第1の実施の形態で説明した第1のチップ2(基板201を除く)の構造と同様である。第1の部分に含まれる複数のMR素子150は、それぞれV方向に長い形状を有している。第2の部分に含まれる複数のMR素子150は、それぞれU方向に長い形状を有している。なお、第1および第2の部分は、第1の実施の形態で説明した第1のコイル70を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
Next, a specific structure of the
次に、図20および図21を参照して、磁気センサ101の第3の部分の構造について説明する。図20は、複数のMR素子150と複数のヨークを示す斜視図である。図21は、複数のMR素子150と複数のヨークを示す側面図である。
Next, the structure of the third portion of
第3の部分の構造は、基本的には、第1の部分の構造と同様である。第3の部分は、更に、それぞれ軟磁性体よりなる複数のヨーク151を含んでいる。複数のヨーク151の各々は、V方向に長い直方体形状を有していてもよい。複数のヨーク151の各々は、Z方向に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成されている。出力磁界は、U方向に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。
The structure of the third part is basically the same as the structure of the first part. The third portion further includes a plurality of
複数のヨーク151の各々は、U方向に平行な方向の両端に位置する第1の端面151aおよび第2の端面151bを有している。複数のヨーク151の各々において、第1の端面151aは、ヨーク151の-U方向の端に位置し、第2の端面151bは、ヨーク151のU方向の端に位置する。また、複数のヨーク151は、U方向に平行な方向に並んでいる。
Each of the plurality of
図20および図21に示したように、第3の部分では、第1の端面150aに沿って複数のMR素子150が一列に並ぶと共に、第2の端面150bに沿って複数のMR素子150が一列に並んでいる。以下、第1の端面150aに沿って並ぶ複数のMR素子150を符号150Aで表し、第2の端面150bに沿って並ぶ複数のMR素子150を符号150Bで表す。第3の部分では、一列に並ぶMR素子150Aの列と一列に並ぶMR素子150Bの列が、U方向に平行な方向に交互に並ぶように、複数のMR素子150Aおよび複数のMR素子150Bが配列されている。複数のMR素子150Aと複数のMR素子150Bは、上方から見たときに、複数のヨーク151と重ならなくてもよい。
As shown in FIGS. 20 and 21, in the third portion, a plurality of
図示しないが、第3の部分は、更に、複数の第1の下部電極と、複数の第2の下部電極と、複数の第1の上部電極と、複数の第2の上部電極とを含んでいる。複数のMR素子150Aは、複数の第1の下部電極および複数の第1の上部電極によって直列に接続されている。複数のMR素子150Bは、複数の第2の下部電極および複数の第2の上部電極によって直列に接続されている。
Although not shown, the third portion further includes a plurality of first lower electrodes, a plurality of second lower electrodes, a plurality of first upper electrodes, and a plurality of second upper electrodes. there is A plurality of
次に、複数のヨーク151について詳しく説明する。入力磁界成分の方向がZ方向の場合、複数のMR素子150Aの各々が受ける出力磁界成分の方向はU方向になり、複数のMR素子150Bの各々が受ける出力磁界成分の方向は-U方向になる。入力磁界成分の方向が-Z方向の場合、複数のMR素子150Aの各々が受ける出力磁界成分の方向は-U方向になり、複数のMR素子150Bの各々が受ける出力磁界成分の方向はU方向になる。
Next, the
次に、本実施の形態における第1ないし第3の検出信号について説明する。始めに、第1の検出信号について簡単に説明する。第1の検出回路110の抵抗部R111~R114の各々の抵抗値の変化の態様は、第1の実施の形態で説明した、第1の検出回路10の抵抗部R11~R14の各々の抵抗値の変化の態様と同じである。第1の検出回路110は、信号出力端E11の電位に対応する信号を第1の検出信号S111として生成し、信号出力端E12の電位に対応する信号を第1の検出信号S112として生成するように構成されている。
Next, the first to third detection signals in this embodiment will be described. First, the first detection signal will be briefly described. The manner in which the resistance values of the resistance units R111 to R114 of the
次に、図18を参照して、第2の検出信号について説明する。対象磁界のV方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第2の検出回路120の抵抗部R121~R124の各々の抵抗値は、抵抗部R121,R123の抵抗値が増加すると共に抵抗部R122,R124の抵抗値が減少するか、抵抗部R121,R123の抵抗値が減少すると共に抵抗部R122,R124の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E21,E22の各々の電位が変化する。第2の検出回路120は、信号出力端E21の電位に対応する信号を第2の検出信号S121として生成し、信号出力端E22の電位に対応する信号を第2の検出信号S122として生成するように構成されている。
Next, the second detection signal will be described with reference to FIG. When the intensity of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the V direction changes, the resistance values of the resistors R121 to R124 of the
次に、図19ないし図21を参照して、第3の検出信号について説明する。第1の抵抗部R131と第2の抵抗部R132は、複数のMR素子150Aによって構成されている。第3の抵抗部R133と第4の抵抗部R134は、複数のMR素子150Bによって構成されている。
Next, the third detection signal will be described with reference to FIGS. 19 to 21. FIG. The first resistance portion R131 and the second resistance portion R132 are composed of a plurality of
ここで、第3の検出回路130を構成する複数のMR素子150が配置される1つの領域を、第1の領域と第2の領域とに分割する。第1の抵抗部R131を構成する複数のMR素子150Aと、第4の抵抗部R134を構成する複数のMR素子150Bは、第1の領域に配置されていてもよい。第2の抵抗部R132を構成する複数のMR素子150Aと、第3の抵抗部R133を構成する複数のMR素子150Bは、第2の領域に配置されていてもよい。
Here, one region in which the plurality of
第1および第4の抵抗部R131,R134の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、U方向である。第2および第3の抵抗部R132,R133の各々における磁化固定層52の磁化の方向は、-U方向である。
The magnetization direction of the magnetization pinned
入力磁界成分の方向がZ方向の場合、第1および第2の抵抗部R131,R132内の複数のMR素子150Aが受ける出力磁界成分の方向はU方向になり、第3および第4の抵抗部R133,R134内の複数のMR素子150Bが受ける出力磁界成分の方向は-U方向になる。この場合、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第1の抵抗部R131内の複数のMR素子150Aと第3の抵抗部R133内の複数のMR素子150Bの各々の抵抗値は減少し、第1および第3の抵抗部R131,R133の各々の抵抗値も減少する。また、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第2の抵抗部R132内の各々のMR素子150Aと第4の抵抗部R134内の複数のMR素子150Bの各々の抵抗値は増加し、第2および第4の抵抗部R132,R134の抵抗値も増加する。
When the direction of the input magnetic field component is the Z direction, the direction of the output magnetic field component received by the plurality of
入力磁界成分の方向が-Z方向の場合は、出力磁界成分の方向と、第1ないし第4の抵抗部R131~R134の抵抗値の変化は、上述の入力磁界成分の方向がZ方向の場合とは逆になる。 When the direction of the input magnetic field component is the -Z direction, the direction of the output magnetic field component and the change in the resistance values of the first to fourth resistors R131 to R134 are the same when the direction of the input magnetic field component is the Z direction. is the opposite.
このように、入力磁界成分の方向と強度が変化すると、第3の検出回路130の抵抗部R131~R134の各々の抵抗値は、抵抗部R131,R133の抵抗値が増加すると共に抵抗部R132,R134の抵抗値が減少するか、抵抗部R131,R133の抵抗値が減少すると共に抵抗部R132,R134の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E31,E32の各々の電位が変化する。第3の検出回路130は、信号出力端E31の電位に対応する信号を第3の検出信号S131として生成し、信号出力端E32の電位に対応する信号を第3の検出信号S132として生成するように構成されている。
As described above, when the direction and intensity of the input magnetic field component change, the resistance values of the resistors R131 to R134 of the
次に、本実施の形態におけるプロセッサ40の構成および動作について説明する。図22は、本実施の形態におけるプロセッサ40の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、プロセッサ40は、第1の検出信号S111,S112に基づいて対象磁界のU方向に平行な方向の成分に対応する第1の検出値Suを生成し、第2の検出信号S121,S122に基づいて対象磁界のV方向に平行な方向の成分に対応する第2の検出値Svを生成し、第3の検出信号S131,S132に基づいて対象磁界のZ方向に平行な方向の成分に対応する第3の検出値Szを生成するように構成されている。
Next, the configuration and operation of
本実施の形態におけるプロセッサ40は、第1の実施の形態における第1および第2の演算回路の代わりに、第1の演算回路141と、第2の演算回路142と、第3の演算回路143とを含んでいる。第1の演算回路141は、第1の生成処理を実行するように構成されている。本実施の形態における第1の生成処理の内容は、第1の実施の形態と同様である。すなわち、本実施の形態における第1の生成処理は、第1の検出信号S111,S112を用いて、第1の検出値Suに対応する第1の初期検出値Supを生成する処理である。第1の演算回路141は、第1の検出信号S111と第1の検出信号S112の差S111-S112を求めることを含む演算によって、第1の初期検出値Supを生成する。第1の初期検出値Supは、差S111-S112そのものであってもよいし、差S111-S112に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。
The
第2の演算回路142は、第2の生成処理を実行するように構成されている。本実施の形態における第2の生成処理の内容は、第1の実施の形態と異なっている。本実施の形態における第2の生成処理は、第2の検出信号S121,S122を用いて、第2の検出値Svに対応する第2の初期検出値Svpを生成する処理である。第2の演算回路142は、第2の検出信号S121と第2の検出信号S122の差S121-S122を求めることを含む演算によって、第2の初期検出値Svpを生成する。第2の初期検出値Svpは、差S121-S122そのものであってもよいし、差S121-S122に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。
The second
第3の演算回路143は、第3の生成処理を実行するように構成されている。第3の生成処理は、第3の検出信号S131,S132を用いて、第3の検出値Szを生成する処理である。第3の演算回路143は、第3の検出信号S131と第3の検出信号S132の差S131-S132を求めることを含む演算によって、第3の検出値Szを生成する。第3の検出値Szは、差S131-S132そのものであってもよいし、差S131-S132に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。
The third
また、本実施の形態では、補正回路43は、第3の検出値Szを生成しないように構成されている。また、本実施の形態では、決定処理の内容が、第1の実施の形態と異なっている。本実施の形態における決定処理は、第1の検出値Suと第2の検出値Svを決定する処理を含んでいるが、第3の検出値Szを決定する処理を含んでいない。
Further, in this embodiment, the
また、本実施の形態では、補正回路43は、第1の補正処理と第2の補正処理を交互に実行した後に、決定処理を実行する。補正回路43は、第1の補正処理と第2の補正処理を、それぞれ1回ずつ実行してもよいし、それぞれ2回ずつ実行してもよいし、それぞれ3回以上ずつ実行してもよい。また、補正回路43は、第2の初期検出値Svpの更新から先に実行してもよい。すなわち、補正回路43は、1回目の第1の補正処理を実行する前に、1回目の第2の補正処理を実行してもよい。
Further, in the present embodiment, the
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations, actions and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の磁気センサは、第1のチップ2と第2のチップ3とを一体化させたものであってもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the magnetic sensor of the present invention may be one in which the
また、第2のチップ3は、第2および第3の検出回路20,30の代わりに、対象磁界のV方向に平行な方向の成分を検出するように構成された第2の検出回路のみを含んでいてもよい。あるいは、第2のチップ3は、第2および第3の検出回路20,30の代わりに、対象磁界のV方向に平行な方向の成分を検出するように構成された第2の検出回路と、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分を検出するように構成された第3の検出回路とを含んでいてもよい。
Also, the
また、第1の実施の形態における第2の演算回路42は、第2の生成処理の第1および第2の処理に加えて、第2の生成処理の第3の処理を実行できるように構成されていてもよい。この場合、補正回路43は、第1および第2の値S1,S2の代わりに、第2の演算回路42によって生成された第2および第3の初期検出値Svp,Szpを用いて、第2の補正処理を実行してもよい。第2の補正処理は、第2の初期検出値Svpと第1の補正値Sucを用いて表される第1の式に、最新の第2の初期検出値Svpと最新の第1の補正値Sucを代入することによって、第2の初期検出値Svpを算出(更新)し、第3の初期検出値Szpと第1の補正値Sucを用いて表される第2の式に、最新の第3の初期検出値Szpと最新の第1の補正値Sucを代入することによって、第3の初期検出値Szpを算出(更新)する処理であってもよい。第1の式は、最新の第2の初期検出値Svpに第1の補正値Sucを乗算することを含む演算と、この演算によって得られた値を、最新の第2の初期検出値Svpに加算するまたは最新の第2の初期検出値Svpから減算する演算とを含む式であってもよい。第2の式は、最新の第3の初期検出値Szpに第1の補正値Sucを乗算することを含む演算と、この演算によって得られた値を、最新の第3の初期検出値Szpに加算するまたは最新の第3の初期検出値Szpから減算する演算とを含む式であってもよい。
Further, the second
以上説明したように、本発明の磁気センサ装置は、検出対象の磁界である対象磁界の一方向の成分を検出して第1の検出信号を生成するように構成された第1の検出回路と、対象磁界の他の一方向の成分を検出して第2の検出信号を生成するように構成された第2の検出回路と、プロセッサとを備えている。 As described above, the magnetic sensor device of the present invention includes a first detection circuit configured to detect a unidirectional component of a target magnetic field, which is a magnetic field to be detected, and generate a first detection signal. , a second detection circuit configured to detect another directional component of the target magnetic field to generate a second detection signal; and a processor.
プロセッサは、第1の検出信号を用いて第1の初期検出値を生成する第1の生成処理と、第2の検出信号を用いて第2の初期検出値を生成する第2の生成処理と、最新の第2の初期検出値から生成された第2の補正値を用いて第1の初期検出値を補正して、第1の初期検出値を更新する第1の補正処理と、最新の第1の初期検出値から生成された第1の補正値を用いて第2の初期検出値を補正して、第2の初期検出値を更新する第2の補正処理と、最新の第1の初期検出値を、第1の基準方向に平行な対象磁界の成分と対応関係を有する第1の検出値として決定すると共に、最新の第2の初期検出値を、第2の基準方向に平行な対象磁界の成分と対応関係を有する第2の検出値として決定する決定処理と、を実行するように構成されている。プロセッサは、第1の補正処理と第2の補正処理を交互に実行した後に、決定処理を実行する。 The processor performs a first generation process of generating a first initial detection value using the first detection signal and a second generation process of generating a second initial detection value using the second detection signal. , a first correction process of correcting the first initial detection value using a second correction value generated from the latest second initial detection value to update the first initial detection value; a second correction process of correcting the second initial detection value using a first correction value generated from the first initial detection value to update the second initial detection value; Determining the initial detection value as the first detection value having a corresponding relationship with the component of the target magnetic field parallel to the first reference direction, and determining the latest second initial detection value parallel to the second reference direction. and a determination process of determining a second detection value having a correspondence relationship with the component of the target magnetic field. The processor executes the determination process after alternately executing the first correction process and the second correction process.
本発明の磁気センサ装置において、プロセッサは、第1の補正処理と第2の補正処理を、それぞれ2回ずつ実行してもよい。 In the magnetic sensor device of the present invention, the processor may execute the first correction process and the second correction process twice each.
また、本発明の磁気センサ装置において、プロセッサは、1回目の第1の補正処理を実行する前に、1回目の第2の補正処理を実行してもよい。 Moreover, in the magnetic sensor device of the present invention, the processor may execute the second correction process for the first time before executing the first correction process for the first time.
また、本発明の磁気センサ装置において、第1の補正値は、最新の第1の初期検出値に第1の補正係数を乗算することを含む演算によって算出された値であってもよい。第2の補正値は、最新の第2の初期検出値に第2の補正係数を乗算することを含む演算によって算出された値であってもよい。 Moreover, in the magnetic sensor device of the present invention, the first correction value may be a value calculated by an operation including multiplying the latest first initial detection value by the first correction coefficient. The second correction value may be a value calculated by an operation including multiplying the latest second initial detection value by the second correction coefficient.
また、本発明の磁気センサ装置において、第1の検出回路と第2の検出回路の各々は、第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する経路である第1の経路において直列に接続された第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子と、第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する他の経路である第2の経路において直列に接続された第3の磁気抵抗効果素子および第4の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。第1の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子は、第1の節点に接続されていてもよい。第2の磁気抵抗効果素子と第3の磁気抵抗効果素子は、第2の節点に接続されていてもよい。第1ないし第4の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第1の磁化を有する磁化固定層と、対象磁界に応じて方向が変化可能な第2の磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。第1の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向と、第3の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であってもよい。第2の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向と、第4の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であってもよい。第2の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、第1の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。第4の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、第3の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの2つの磁気抵抗効果素子の各々における第2の磁化の主成分の方向は、第1および第2の検出回路に対象磁界が印加されていない場合には、第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの他の2つの磁気抵抗効果素子の各々における第2の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。ギャップ層は、トンネルバリア層であってもよい。 Further, in the magnetic sensor device of the present invention, each of the first detection circuit and the second detection circuit is connected in series in the first path that electrically connects the first node and the second node. The first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element connected in series to the second path, which is another path for electrically connecting the first node and the second node. and a third magnetoresistive effect element and a fourth magnetoresistive effect element. The first magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element may be connected to the first node. The second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element may be connected to the second node. Each of the first to fourth magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a first magnetization whose direction is fixed, a free layer having a second magnetization whose direction can be changed according to the target magnetic field, A gap layer disposed between the magnetization fixed layer and the free layer may be included. The direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistance effect element and the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistance effect element may be the same direction. The direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element may be the same as the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element. The direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element may be opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element. The direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element may be opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element. The direction of the second principal component of magnetization in each of the two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements is the same as when the target magnetic field is not applied to the first and second detection circuits. may be opposite to the direction of the second principal component of magnetization in each of the other two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements. The gap layer may be a tunnel barrier layer.
また、本発明の磁気センサ装置において、第1の検出回路と第2の検出回路の各々には、シールドが設けられていなくてもよい。 Further, in the magnetic sensor device of the present invention, each of the first detection circuit and the second detection circuit may not be provided with a shield.
また、本発明の磁気センサ装置において、第1の基準方向と第2の基準方向は、いずれも基準平面に平行であり且つ互いに直交してもよい。 Moreover, in the magnetic sensor device of the present invention, both the first reference direction and the second reference direction may be parallel to the reference plane and orthogonal to each other.
また、本発明の磁気センサ装置において、第1の検出回路が検出する対象磁界の成分の方向は、基準平面に平行な方向であってもよい。第2の検出回路が検出する対象磁界の成分の方向は、基準平面に対して傾いた方向であってもよい。 Further, in the magnetic sensor device of the present invention, the direction of the target magnetic field component detected by the first detection circuit may be parallel to the reference plane. The direction of the target magnetic field component detected by the second detection circuit may be tilted with respect to the reference plane.
また、本発明の磁気センサ装置は、更に、第3の検出回路を備えると共に、第3の検出回路は、基準平面に対して傾くと共に第2の検出回路が検出する対象磁界の成分の方向とは異なる方向の対象磁界の成分を検出して第3の検出信号を生成するように構成されていてもよい。第2の生成処理は、第2の検出信号と第3の検出信号とを用いて、第2の初期検出値と第3の初期検出値を生成する処理であってもよい。第2の補正処理は、第1の補正値を用いて第2の初期検出値と第3の初期検出値を補正して、第2の初期検出値と第3の初期検出値を更新する処理であってもよい。決定処理は、更に、最新の第3の初期検出値を、基準平面に垂直な対象磁界の成分と対応関係を有する第3の検出値として決定してもよい。 Further, the magnetic sensor device of the present invention further includes a third detection circuit, and the third detection circuit is tilted with respect to the reference plane and is aligned with the direction of the component of the target magnetic field detected by the second detection circuit. may be configured to detect components of the magnetic field of interest in different directions to produce a third detection signal. The second generation process may be a process of generating a second initial detection value and a third initial detection value using the second detection signal and the third detection signal. The second correction process corrects the second initial detection value and the third initial detection value using the first correction value, and updates the second initial detection value and the third initial detection value. may be The determining process may further determine the latest third initial detected value as the third detected value having a corresponding relationship with the component of the target magnetic field perpendicular to the reference plane.
本発明の磁気センサ装置が第3の検出回路を備えている場合、第2の生成処理は、第2の検出信号を用いて第1の値を生成する第1の処理と、第3の検出信号を用いて第2の値を生成する第2の処理と、第1の値と第2の値とを用いて第2の初期検出値と第3の初期検出値を生成する第3の処理とを含んでいてもよい。第2の補正処理は、実質的に第3の処理を含んでいてもよい。この場合、プロセッサは、第1の処理と第2の処理を実行した後に、1回目の第2の補正処理と1回目の第1の補正処理を、この順に実行してもよい。また、第2の補正処理は、第1の補正値を用いて第1の値と第2の値とを補正する第4の処理と、第4の処理によって補正された第1の値と第2の値とを用いて第2の初期検出値と第3の初期検出値を生成する第5の処理と、第5の処理によって生成された第2の初期検出値と第3の初期検出値を用いて第2の初期検出値と第3の初期検出値を更新する第6の処理とを含んでいてもよい。 When the magnetic sensor device of the present invention includes the third detection circuit, the second generation processing includes the first processing of generating the first value using the second detection signal, and the third detection circuit. A second process that uses the signal to generate a second value and a third process that uses the first value and the second value to generate a second initial detection value and a third initial detection value. and may include The second correction process may substantially include the third process. In this case, the processor may execute the first second correction process and the first first correction process in this order after executing the first process and the second process. Further, the second correction processing includes: a fourth processing of correcting the first value and the second value using the first correction value; a fifth process of generating a second initial detection value and a third initial detection value using the value of 2, and the second initial detection value and the third initial detection value generated by the fifth process A sixth process of updating the second initial detection value and the third initial detection value using .
本発明の磁気センサ装置が第3の検出回路を備えている場合、第1ないし第3の検出回路の各々は、第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する経路である第1の経路において直列に接続された第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子と、第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する他の経路である第2の経路において直列に接続された第3の磁気抵抗効果素子および第4の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。第1の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子は、第1の節点に接続されていてもよい。第2の磁気抵抗効果素子と第3の磁気抵抗効果素子は、第2の節点に接続されていてもよい。第1ないし第4の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第1の磁化を有する磁化固定層と、対象磁界に応じて方向が変化可能な第2の磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。第1の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向と、第3の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であってもよい。第2の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向と、第4の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であってもよい。第2の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、第1の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。第4の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向は、第3の磁気抵抗効果素子における第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの2つの磁気抵抗効果素子の各々における第2の磁化の主成分の方向は、第1ないし第3の検出回路に対象磁界が印加されていない場合には、第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの他の2つの磁気抵抗効果素子の各々における第2の磁化の主成分の方向とは反対の方向であってもよい。ギャップ層は、トンネルバリア層であってもよい。 When the magnetic sensor device of the present invention includes the third detection circuit, each of the first to third detection circuits is a path electrically connecting the first node and the second node. A second path that electrically connects the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element connected in series in one path and the first node and the second node The path may include a third magnetoresistive element and a fourth magnetoresistive element connected in series. The first magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element may be connected to the first node. The second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element may be connected to the second node. Each of the first to fourth magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a first magnetization whose direction is fixed, a free layer having a second magnetization whose direction can be changed according to the target magnetic field, A gap layer disposed between the magnetization fixed layer and the free layer may be included. The direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistance effect element and the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistance effect element may be the same direction. The direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element may be the same as the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element. The direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element may be opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element. The direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element may be opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element. The direction of the second principal component of magnetization in each of the two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements is the same as when the target magnetic field is not applied to the first to third detection circuits. may be opposite to the direction of the second principal component of magnetization in each of the other two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements. The gap layer may be a tunnel barrier layer.
また、本発明の磁気センサ装置が第3の検出回路を備えている場合、第1ないし第3の検出回路の各々には、シールドが設けられていなくてもよい。 Further, when the magnetic sensor device of the present invention includes a third detection circuit, each of the first to third detection circuits may not be provided with a shield.
また、本発明の磁気センサ装置が第3の検出回路を備えている場合、本発明の磁気センサ装置は、更に、第1の検出回路を含む第1のチップと、第2の検出回路および第3の検出回路を含む第2のチップとを備えていてもよい。 Further, when the magnetic sensor device of the present invention includes a third detection circuit, the magnetic sensor device of the present invention further includes a first chip including the first detection circuit, a second detection circuit and a third detection circuit. and a second chip containing three detection circuits.
また、本発明の磁気センサ装置は、更に、第3の検出回路を備えると共に、第3の検出回路は、基準平面に垂直な対象磁界の成分を検出して第3の検出信号を生成するように構成されていてもよい。第1の検出回路が検出する対象磁界の成分の方向は、基準平面に平行な第1の方向であってもよい。第2の検出回路が検出する対象磁界の成分の方向は、基準平面に平行な第2の方向であってもよい。第2の生成処理は、第2の検出信号と第3の検出信号とを用いて、第2の初期検出値と第3の検出値を生成する処理であってもよい。第3の検出値は、基準平面に垂直な対象磁界の成分と対応関係を有していてもよい。 Further, the magnetic sensor device of the present invention further includes a third detection circuit, and the third detection circuit detects a component of the target magnetic field perpendicular to the reference plane to generate a third detection signal. may be configured to The direction of the target magnetic field component detected by the first detection circuit may be a first direction parallel to the reference plane. The direction of the target magnetic field component detected by the second detection circuit may be a second direction parallel to the reference plane. The second generation process may be a process of generating a second initial detection value and a third detection value using the second detection signal and the third detection signal. The third detected value may have a correspondence relationship with the component of the target magnetic field perpendicular to the reference plane.
1…磁気センサ、2…第1のチップ、3…第2のチップ、4…支持体、6,7…接着剤、10…第1の検出回路、20…第2の検出回路、30…第3の検出回路、40…プロセッサ、50…MR素子、50A…第1のMR素子、50B…第2のMR素子、50C…第3のMR素子、51…反強磁性層、52…磁化固定層、53…ギャップ層、54…自由層、61,61A,61B,61C…下部電極、62,62A,62B,62C…上部電極、70…第1のコイル、71…下部コイル要素、72…上部コイル要素、80…第2のコイル、81…下部コイル要素、82…上部コイル要素、100…磁気センサ装置、201,301…基板、201a,301a…上面、202~204,207~210,302~305,307~310…絶縁層、305a…第1の傾斜面、305b…第2の傾斜面、305c…凸面、S11,S12…第1の検出信号、S21,S22…第2の検出信号、S31,S32…第3の検出信号、Su…第1の検出値、Suc…第1の補正値、Sup…第1の初期検出値、Sv…第2の検出値、Svc…第2の補正値、Svp…第2の初期検出値、Sz…第3の検出値、Szp…第3の初期検出値。
REFERENCE SIGNS
Claims (17)
前記対象磁界の他の一方向の成分を検出して第2の検出信号を生成するように構成された第2の検出回路と、
プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記第1の検出信号を用いて第1の初期検出値を生成する第1の生成処理と、
前記第2の検出信号を用いて第2の初期検出値を生成する第2の生成処理と、
最新の前記第2の初期検出値から生成された第2の補正値を用いて前記第1の初期検出値を補正して、前記第1の初期検出値を更新する第1の補正処理と、
最新の前記第1の初期検出値から生成された第1の補正値を用いて前記第2の初期検出値を補正して、前記第2の初期検出値を更新する第2の補正処理と、
最新の前記第1の初期検出値を、第1の基準方向に平行な前記対象磁界の成分と対応関係を有する第1の検出値として決定すると共に、最新の前記第2の初期検出値を、第2の基準方向に平行な前記対象磁界の成分と対応関係を有する第2の検出値として決定する決定処理と、
を実行するように構成され、
前記プロセッサは、前記第1の補正処理と前記第2の補正処理を交互に実行した後に、前記決定処理を実行することを特徴とする磁気センサ装置。 a first detection circuit configured to detect a unidirectional component of a target magnetic field, which is the magnetic field to be detected, to generate a first detection signal;
a second detection circuit configured to detect another unidirectional component of the target magnetic field to generate a second detection signal;
a processor;
The processor
a first generation process for generating a first initial detection value using the first detection signal;
a second generation process for generating a second initial detection value using the second detection signal;
a first correction process of correcting the first initial detection value using a second correction value generated from the latest second initial detection value to update the first initial detection value;
a second correction process of correcting the second initial detection value using a first correction value generated from the latest first initial detection value to update the second initial detection value;
Determining the latest first initial detection value as a first detection value having a correspondence relationship with the component of the target magnetic field parallel to the first reference direction, and determining the latest second initial detection value, a determination process for determining as a second detection value having a correspondence relationship with the component of the target magnetic field parallel to the second reference direction;
is configured to run
The magnetic sensor device, wherein the processor executes the determination process after alternately executing the first correction process and the second correction process.
前記第2の補正値は、最新の前記第2の初期検出値に第2の補正係数を乗算することを含む演算によって算出された値であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の磁気センサ装置。 The first correction value is a value calculated by an operation including multiplying the latest first initial detection value by a first correction coefficient,
4. The second correction value according to any one of claims 1 to 3, wherein the second correction value is a value calculated by an operation including multiplying the latest second initial detection value by a second correction coefficient. The magnetic sensor device according to .
第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する経路である第1の経路において直列に接続された第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子と、
前記第1の節点と前記第2の節点とを電気的に接続する他の経路である第2の経路において直列に接続された第3の磁気抵抗効果素子および第4の磁気抵抗効果素子とを含み、
前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第4の磁気抵抗効果素子は、前記第1の節点に接続され、
前記第2の磁気抵抗効果素子と前記第3の磁気抵抗効果素子は、前記第2の節点に接続され、
前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第1の磁化を有する磁化固定層と、前記対象磁界に応じて方向が変化可能な第2の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、
前記第1の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向と、前記第3の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であり、
前記第2の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向と、前記第4の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であり、
前記第2の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、前記第1の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であり、
前記第4の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、前記第3の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であり、
前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの2つの磁気抵抗効果素子の各々における前記第2の磁化の主成分の方向は、前記第1および第2の検出回路に前記対象磁界が印加されていない場合には、前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの他の2つの磁気抵抗効果素子の各々における前記第2の磁化の主成分の方向とは反対の方向であることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ装置。 each of the first detection circuit and the second detection circuit,
a first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element connected in series in a first path that electrically connects the first node and the second node;
a third magnetoresistive element and a fourth magnetoresistive element connected in series on a second path, which is another path electrically connecting the first node and the second node; including
The first magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element are connected to the first node,
the second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element are connected to the second node;
Each of the first to fourth magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a first magnetization whose direction is fixed and a free layer having a second magnetization whose direction can be changed according to the target magnetic field. and a gap layer disposed between the fixed magnetization layer and the free layer,
the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element and the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element are the same;
the direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistance effect element and the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistance effect element are the same direction;
the direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element is opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element;
the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element is opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element;
The direction of the main component of the second magnetization in each of the two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements is determined by the application of the target magnetic field to the first and second detection circuits. If not, the direction is opposite to the direction of the second main component of magnetization in each of the other two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements. The magnetic sensor device according to claim 1, characterized by:
前記第2の検出回路が検出する前記対象磁界の成分の方向は、前記基準平面に対して傾いた方向であることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ装置。 the direction of the target magnetic field component detected by the first detection circuit is parallel to a reference plane;
2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the direction of the component of the target magnetic field detected by the second detection circuit is inclined with respect to the reference plane.
前記第3の検出回路は、前記基準平面に対して傾くと共に前記第2の検出回路が検出する前記対象磁界の成分の方向とは異なる方向の前記対象磁界の成分を検出して第3の検出信号を生成するように構成され、
前記第2の生成処理は、前記第2の検出信号と前記第3の検出信号とを用いて、前記第2の初期検出値と第3の初期検出値を生成する処理であり、
前記第2の補正処理は、前記第1の補正値を用いて前記第2の初期検出値と前記第3の初期検出値を補正して、前記第2の初期検出値と前記第3の初期検出値を更新する処理であり、
前記決定処理は、更に、最新の前記第3の初期検出値を、前記基準平面に垂直な前記対象磁界の成分と対応関係を有する第3の検出値として決定することを特徴とする請求項9記載の磁気センサ装置。 Further comprising a third detection circuit,
The third detection circuit detects a component of the target magnetic field tilted with respect to the reference plane and in a direction different from the direction of the component of the target magnetic field detected by the second detection circuit to perform a third detection. configured to generate a signal,
The second generation process is a process of generating the second initial detection value and the third initial detection value using the second detection signal and the third detection signal,
The second correction process corrects the second initial detection value and the third initial detection value using the first correction value to obtain the second initial detection value and the third initial detection value. It is a process to update the detection value,
10. The determining process further determines the latest third initial detection value as a third detection value having a corresponding relationship with a component of the target magnetic field perpendicular to the reference plane. A magnetic sensor device as described.
前記第2の補正処理は、実質的に前記第3の処理を含み、
前記プロセッサは、前記第1の処理と前記第2の処理を実行した後に、1回目の前記第2の補正処理と1回目の前記第1の補正処理を、この順に実行することを特徴とする請求項10記載の磁気センサ装置。 The second generating process includes a first process of generating a first value using the second detection signal and a second process of generating a second value using the third detection signal. and a third process of generating the second initial detection value and the third initial detection value using the first value and the second value,
The second correction process substantially includes the third process,
The processor executes the first correction process and the first correction process in this order after executing the first process and the second process. 11. The magnetic sensor device according to claim 10.
前記第2の補正処理は、前記第1の補正値を用いて前記第1の値と前記第2の値とを補正して、前記第1の値と前記第2の値を更新する第4の処理と、最新の前記第1の値と最新の前記第2の値とを用いて前記第2の初期検出値と前記第3の初期検出値を生成する第5の処理と、前記第5の処理によって生成された前記第2の初期検出値と前記第3の初期検出値を用いて前記第2の初期検出値と前記第3の初期検出値を更新する第6の処理とを含むことを特徴とする請求項10記載の磁気センサ装置。 The second generating process includes a first process of generating a first value using the second detection signal and a second process of generating a second value using the third detection signal. and a third process of generating the second initial detection value and the third initial detection value using the first value and the second value,
The second correction process corrects the first value and the second value using the first correction value, and updates the first value and the second value. a fifth process of generating the second initial detection value and the third initial detection value using the latest first value and the latest second value; and a sixth process of updating the second initial detection value and the third initial detection value using the second initial detection value and the third initial detection value generated by the process of 11. The magnetic sensor device according to claim 10, characterized by:
第1の節点と第2の節点とを電気的に接続する経路である第1の経路において直列に接続された第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子と、
前記第1の節点と前記第2の節点とを電気的に接続する他の経路である第2の経路において直列に接続された第3の磁気抵抗効果素子および第4の磁気抵抗効果素子とを含み、
前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第4の磁気抵抗効果素子は、前記第1の節点に接続され、
前記第2の磁気抵抗効果素子と前記第3の磁気抵抗効果素子は、前記第2の節点に接続され、
前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第1の磁化を有する磁化固定層と、前記対象磁界に応じて方向が変化可能な第2の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、
前記第1の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向と、前記第3の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であり、
前記第2の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向と、前記第4の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、同じ方向であり、
前記第2の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、前記第1の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であり、
前記第4の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向は、前記第3の磁気抵抗効果素子における前記第1の磁化の主成分の方向とは反対の方向であり、
前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの2つの磁気抵抗効果素子の各々における前記第2の磁化の主成分の方向は、前記第1ないし第3の検出回路に前記対象磁界が印加されていない場合には、前記第1ないし第4の磁気抵抗効果素子のうちの他の2つの磁気抵抗効果素子の各々における前記第2の磁化の主成分の方向とは反対の方向であることを特徴とする請求項10ないし12のいずれかに記載の磁気センサ装置。 Each of the first to third detection circuits,
a first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element connected in series in a first path that electrically connects the first node and the second node;
a third magnetoresistive element and a fourth magnetoresistive element connected in series on a second path, which is another path electrically connecting the first node and the second node; including
The first magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element are connected to the first node,
the second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element are connected to the second node;
Each of the first to fourth magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a first magnetization whose direction is fixed and a free layer having a second magnetization whose direction can be changed according to the target magnetic field. and a gap layer disposed between the fixed magnetization layer and the free layer,
the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element and the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element are the same;
the direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistance effect element and the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistance effect element are the same direction;
the direction of the first principal component of magnetization in the second magnetoresistive element is opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the first magnetoresistive element;
the direction of the first principal component of magnetization in the fourth magnetoresistive element is opposite to the direction of the first principal component of magnetization in the third magnetoresistive element;
The direction of the main component of the second magnetization in each of the two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements is determined by the application of the target magnetic field to the first to third detection circuits. If not, the direction is opposite to the direction of the second main component of magnetization in each of the other two magnetoresistive elements among the first to fourth magnetoresistive elements. 13. The magnetic sensor device according to any one of claims 10 to 12, characterized by:
前記第1の検出回路が検出する前記対象磁界の成分の方向は、基準平面に平行な第1の方向であり、
前記第2の検出回路が検出する前記対象磁界の成分の方向は、前記基準平面に平行な第2の方向であり、
前記第3の検出回路は、前記基準平面に垂直な前記対象磁界の成分を検出して第3の検出信号を生成するように構成され、
前記第2の生成処理は、前記第2の検出信号と前記第3の検出信号とを用いて、前記第2の初期検出値と第3の検出値を生成する処理であり、
前記第3の検出値は、前記基準平面に垂直な前記対象磁界の成分と対応関係を有することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ装置。 Further comprising a third detection circuit,
the direction of the target magnetic field component detected by the first detection circuit is a first direction parallel to a reference plane;
the direction of the target magnetic field component detected by the second detection circuit is a second direction parallel to the reference plane;
the third detection circuit configured to detect a component of the magnetic field of interest perpendicular to the reference plane to generate a third detection signal;
The second generation process is a process of generating the second initial detection value and the third detection value using the second detection signal and the third detection signal,
2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein said third detection value has a correspondence relationship with a component of said target magnetic field perpendicular to said reference plane.
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