JP6312686B2 - モノリシック3軸磁場センサ - Google Patents
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Description
3軸磁気センサ等の多軸磁気センサまたは磁力計は、最近の電子コンパス用途に特に望ましいものである。しかしながら、AMR(異方性MR)センサ、GMR(巨大MR)センサおよびTGMR(トンネルGMR)センサ等の公知の磁気抵抗(MR)センサは、装置の面に平行な磁束のみを検出することが可能であり、装置の面に対して垂直な磁束を検出することができない。一方、ホール効果センサは、装置の面に対して垂直な(つまり、Z軸に沿った)磁束を検知することができるが、装置の面に平行な(つまり、XY面における)磁束を検知することができない。したがって、単一の装置で3軸全てを測定するためには、これらのセンサの複雑な幾何学的配置が必要となる。
3軸磁気センサまたは磁力計が提供される。バーバーポールAMR構造を用いた2つの磁気検知ホイートストンブリッジが、シリコン基板またはその他の基板あるいはウエハ上に形成されたバンプ構造の両側(つまり、基板の平面に対して所定の角度を有する面)に形成されている。一実施形態においては、当該バンプ構造は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板上に形成されたSiO2である。あるいは、当該バンプ構造は、Al2O3、Si3N4、ポリイミド、ハードベークフォトレジスト、または磁気センサをその上に製造可能な他の素材であってもよい。バンプ構造の傾斜角は変更することが可能であり、フォトリソグラフィ工程のみによって制限される。
本発明の少なくとも1つの実施形態の種々の態様が、添付図面を参照して以下に説明される。図面の単純化および明瞭化のため、図面に示された各部材は、正確に描画または一定の縮尺で描画されているとは限らないことが理解されたい。例えば、いくつかの部材の寸法が、明瞭化のために他の部材に比べて誇張され得、あるいは複数の物理的部材が1つの機能ブロックまたは部材に含まれ得る。さらに、適切であると考えられる限りにおいて、対応する部材または類似の部材を示すために、参照符号を図面間で繰り返し使用し得る。明瞭化のため、全ての図面において全ての部材が標示されているとは限らない。各図は、例示および説明のために提供されたものであり、本発明の限定的な定義として意図されたものではない。
以下の詳細な説明において、本発明の実施形態の完全な理解をもたらすために、多数の具体的な項目が示されている。これらの具体的な項目のいくつかが示されていなくても、本発明の実施形態が実施可能であることは当業者によって理解される。その他の場合においては、本発明の実施形態を分かり難くしないように、公知の方法、手順、構成部材および構造については、詳細に説明されていない場合がある。
Claims (15)
- 第1面を有する基板と、
上記基板の上記第1面上に配置され、上記基板の上記第1面に対する第1傾斜面および第2傾斜面をそれぞれが備えている複数の第1バンプと、
上記複数の第1バンプの上記第1傾斜面にわたって配置された第1ホイートストンブリッジ回路と、
上記複数の第1バンプの上記第2傾斜面にわたって配置された第2ホイートストンブリッジ回路とを備え、
上記複数の第1バンプにおけるバンプは、同じ第1軸と位置合わせされており、
上記複数の第1バンプにおける各バンプは、対応する上記第1傾斜面上の上記第1ホイートストンブリッジ回路からの第1素子と、対応する上記第2傾斜面上の上記第2ホイートストンブリッジ回路からの第1素子とを備え、上記第1ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置が、上記第2ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置に対応することを特徴とする磁力計。 - 上記基板の上記第1面上に配置され、上記基板の上記第1面に対する第1傾斜面および第2傾斜面をそれぞれが備えている複数の第2バンプと、
上記複数の第2バンプの上記第1傾斜面にわたって配置された第3ホイートストンブリッジ回路と、
上記複数の第2バンプの上記第2傾斜面にわたって配置された第4ホイートストンブリッジ回路とをさらに備え、
上記複数の第2バンプにおけるバンプは、同じ第2軸と位置合わせされており、
上記第2軸は、上記第1軸に直交することを特徴とする請求項1に記載の磁力計。 - 上記第1ホイートストンブリッジ回路および上記第2ホイートストンブリッジ回路は、それぞれ複数の異方性磁気抵抗(AMR)素子を備えていることを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
- 上記第3ホイートストンブリッジ回路および上記第4ホイートストンブリッジ回路は、それぞれ複数の異方性磁気抵抗(AMR)素子を備えていることを特徴とする請求項2に記載の磁力計。
- 上記複数の第2バンプにおける各バンプは、対応する上記第1傾斜面上の上記第3ホイートストンブリッジ回路からのAMR素子と、対応する上記第2傾斜面上の上記第4ホイートストンブリッジ回路からのAMR素子とを備えていることを特徴とする請求項4に記載の磁力計。
- 上記複数の第1バンプの上記第1傾斜面および上記第2傾斜面は、上記基板の上記第1面に対して同じ第1角度にあることを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
- 上記複数の第2バンプの上記第1傾斜面および上記第2傾斜面は、上記基板の上記第1面に対して同じ第2角度にあることを特徴とする請求項2に記載の磁力計。
- 各バンプは、台形状断面を有していることを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
- 各バンプは、三角形状断面を備えていることを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
- 上記複数の第1バンプの上記第1傾斜面および上記第2傾斜面は、上記基板の上記第1面に対して同じ第1角度にあり、
上記複数の第2バンプの上記第1傾斜面および上記第2傾斜面は、上記基板の上記第1面に対して同じ第2角度にあり、
上記第1角度および上記第2角度は、同じであることを特徴とする請求項2に記載の磁力計。 - 上記第1軸に直交する軸に沿って方向付けられた上記基板の上記第1面上に配置された平らなホイートストンブリッジ回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の磁力計。
- 第1面を有する基板と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第1角度にそれぞれが配置された複数の第1異方性磁気抵抗(AMR)素子を備えた第1ホイートストンブリッジ回路と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第2角度にそれぞれが配置された複数の第2AMR素子を備えた第2ホイートストンブリッジ回路と、
上記基板の上記第1面上に配置された第3ホイートストンブリッジ回路とを備え、
上記第1角度および上記第2角度は、互いに等しく、かつ、対称的であり、
上記基板の上記第1面上に配置され、上記基板の上記第1面に対して上記第1角度および上記第2角度にそれぞれ配置された第1傾斜面および第2傾斜面をそれぞれが備えている複数の第1バンプをさらに備え、
上記第1ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第1バンプの上記第1傾斜面にわたって配置され、
上記第2ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第1バンプの上記第2傾斜面にわたって配置され、
上記複数の第1バンプにおけるバンプは、同じ第1軸に位置合わせされており、
上記第3ホイートストンブリッジは、上記第1軸に直交する第2軸に位置合わせされており、
上記複数の第1バンプにおける各バンプは、対応する上記第1傾斜面上の上記第1ホイートストンブリッジ回路からの第1素子と、対応する上記第2傾斜面上の上記第2ホイートストンブリッジ回路からの第1素子とを備え、上記第1ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置が、上記第2ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置に対応し、
上記第3ホイートストンブリッジは、上記第1軸に直交する第2軸に一致することを特徴とする3軸磁力計。 - 第1面を有する基板と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第1角度にそれぞれが配置された複数の第1異方性磁気抵抗(AMR)素子を備えた第1ホイートストンブリッジ回路と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第2角度にそれぞれが配置された複数の第2AMR素子を備えた第2ホイートストンブリッジ回路と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第3角度にそれぞれが配置された複数の第3AMR素子を備えた第3ホイートストンブリッジ回路と、
上記基板上に配置され、上記第1面に対して第4角度にそれぞれが配置された複数の第4AMR素子を備えた第4ホイートストンブリッジ回路とを備え、
上記第1角度および上記第2角度は、互いに等しく、かつ、対称的であり、
上記第3角度および上記第4角度は、互いに等しく、かつ、対称的であり、上記第1角度および上記第2角度に直交し、
上記基板の上記第1面上に配置され、上記基板の上記第1面に対して上記第1角度および上記第2角度にそれぞれ配置された第1傾斜面および第2傾斜面をそれぞれが備えた複数の第1バンプと、
上記基板の上記第1面上に配置され、上記基板の上記第1面に対して上記第3角度および上記第4角度にそれぞれ配置された第3傾斜面および第4傾斜面をそれぞれが備えた複数の第2バンプとをさらに備え、
上記第1ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第1バンプの上記第1傾斜面にわたって配置され、
上記第2ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第1バンプの上記第2傾斜面にわたって配置され、
上記第3ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第2バンプの上記第3傾斜面にわたって配置され、
上記第4ホイートストンブリッジ回路の上記AMR素子は、上記複数の第2バンプの上記第4傾斜面にわたって配置され、
上記複数の第1バンプにおける各バンプは、対応する上記第1傾斜面上の上記第1ホイートストンブリッジ回路からの第1素子と、対応する上記第2傾斜面上の上記第2ホイートストンブリッジ回路からの第1素子とを備え、上記第1ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置が、上記第2ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置に対応し、
上記複数の第2バンプにおける各バンプは、対応する上記第1傾斜面上の上記第3ホイートストンブリッジ回路からの第1素子と、対応する上記第2傾斜面上の上記第4ホイートストンブリッジ回路からの第1素子とを備え、上記第3ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置が、上記第4ホイートストンブリッジ回路における上記第1素子の電気的位置に対応し、
上記複数の第1バンプにおけるバンプは、同じ第1軸に位置合わせされており、
上記複数の第2バンプにおけるバンプは、上記第1軸に直交する同じ第2軸に位置合わせされていることを特徴とする3軸磁力計。 - 上記第1・第2傾斜面の横幅方向の端と、上記平らなホイートストンブリッジ回路の端とが、互いに隣接していることを特徴とする請求項11に記載の磁力計。
- 上記第1・第2傾斜面の横幅方向の端と、上記第3ホイートストンブリッジ回路の端とが、隣接していることを特徴とする請求項12に記載の3軸磁力計。
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