JP6852906B2 - Tmr高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ - Google Patents
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Description
長さLexは、20μmから2000μmまでの範囲であり、櫛歯の番号Nの範囲は、2≦N≦10である。
図1は、2つの櫛形軟強磁性磁束集束器4および7を備えるインターディジタル構造を有する軟強磁性磁束集束器の第1の構造1である。櫛形軟強磁性磁束集束器4は、櫛シート2と、N個の長方形櫛歯3(i)とを備え、ただし、iは1からNまでの整数である。櫛形軟強磁性磁束集束器7は、櫛シート5と、N−1個の長方形櫛歯6(j)とを備え、ただし、jは1からN−1までの整数である。長方形櫛歯3(i)および6(j)のそれぞれは、長さLxおよび幅Lyを有する。この構造1において、櫛シート2および5は両方長方形であり、それぞれは長さLexおよび幅Leyを有する。櫛形軟強磁性磁束集束器4および7の櫛歯は、インターディジタル構造を形成するように互いにかみ合わされ、長さLgxを有する間隙は、任意の長方形櫛歯3(i)と櫛シート5との間および任意の長方形櫛歯6(j)と櫛シート2との間でX方向に沿って形成される。隣接した櫛歯3(i)および6(j)は空間間隙を形成し、この空間間隙は2m−1で番号が付けられた奇数の空間間隙g(2m−1)と、2mで番号が付けられた偶数の空間間隙g(2m)とに分割され、これらは+Y方向に交互に形成される。奇数の空間間隙および偶数の空間間隙は、長さLsxおよび幅Lsyをそれぞれ有し、ただし、mはゼロよりも大きくかつNよりも小さい整数である。
Claims (15)
- 基板と、該基板上に位置する2つの櫛形軟強磁性磁束集束器とを備えるTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサであって、一方の櫛形軟強磁性磁束集束器は、櫛シートと、長さ×幅がLx×LyであるN個の長方形櫛歯とを備え、他方の櫛形軟強磁性磁束集束器は、櫛シートと、長さ×幅がLx×LyであるN−1個の長方形櫛歯とを備え、Nは1よりも大きい整数であり、該2つの櫛形軟強磁性磁束集束器の該櫛歯は、インターディジタル構造を形成するように互いにかみ合わされ、間隙が、一方の櫛形軟強磁性磁束集束器の該櫛歯と他方の櫛形軟強磁性磁束集束器の該櫛シートとの間でX方向に形成され、該間隙の長さはLgxであり、隣接した櫛歯は空間間隙を形成し、この空間間隙は+Y方向にそれぞれ形成された奇数の空間間隙(2m−1)と偶数の空間間隙(2m)とに分割され、該空間間隙の長さはLsxであり、該空間間隙の幅はLsyであり、mはゼロよりも大きくかつNよりも小さい整数であり、
該TMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサは、プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングと、プル磁気抵抗検出素子ストリングとをさらに備え、該プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングおよび該プル磁気抵抗検出素子ストリングは、該奇数の空間間隙内および該偶数の空間間隙内にそれぞれ位置し、該X方向に平行であり、該プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングはプッシュ・アームの中に電気的に相互接続され、該プル磁気抵抗検出素子ストリングはプル・アームの中に電気的に相互接続され、該プッシュ・アームおよび該プル・アームはプッシュプル磁気抵抗センサ・ブリッジの中に電気的に相互接続され、該プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングは複数のプッシュ磁気抵抗検出素子を備え、該プル磁気抵抗検出素子ストリングは複数のプル磁気抵抗検出素子を備え、該プッシュ磁気抵抗検出素子およびプル磁気抵抗検出素子の強磁性ピン止め層の磁化配列方向は、+Y方向または−Y方向であり、該X方向または−X方向の外部磁場B(x−ext)と該Y方向または−Y方向の該間隙内のBy磁場成分との間の磁場利得係数ANSは、By/B(x−ext)で求められ、それは1よりも大きく、
前記櫛シートは長方形および台形を含むボトル栓の形状であり、該台形の短基部は前記櫛歯に接続され、該台形の長基部は該台形および該長方形の共通縁部であり、前記長方形は、長さLexおよび幅Leyを有する、TMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。 - 2つの長方形軟強磁性磁束集束器をさらに備え、該長方形軟強磁性磁束集束器は、前記X方向および前記Y方向にそれぞれ平行な長さおよび幅を有し、前記インターディジタル構造の+Y端部および−Y端部から同一の距離にある2つの位置にそれぞれ配置される、請求項2記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングおよび前記プル磁気抵抗検出素子ストリングが位置する前記奇数の空間間隙および前記偶数の空間間隙の総和は、2N+1であって、
任意のプッシュ磁気抵抗検出素子ストリングの奇数の空間間隙(2m−1)と、プル磁気抵抗検出素子ストリングの偶数の空間間隙(2(N−m+1))との符号の和が、2N+1であり、または、
任意のプル磁気抵抗検出素子ストリングの偶数の空間間隙(2m)と、プッシュ磁気抵抗検出素子ストリングの奇数の空間間隙(2(N−m)+1))との符号の和が、2N+1である、
請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。 - 前記磁場利得係数ANSは、前記櫛歯の前記幅Lyを増大させることによって、または前記空間間隙の前記幅Lsyを減少させることによって増加する、または、
前記磁場利得係数ANSは、前記空間間隙の前記長さLsxを減少させることによって、または前記間隙の前記長さLgxを増大させることによって増加する、または、
前記磁場利得係数ANSは、前記櫛シートの前記長さと幅の比を増加させることによって、Lexを増大させることによって、Leyを減少させることによって、または前記櫛歯の番号Nを減少させることによって増加する、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。 - 前記櫛歯の前記幅Lyは、20μmから200μmまでの範囲であり、前記空間間隙の前記幅Lsyは、6μmから200μmまでの範囲である、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記空間間隙の前記長さLsxは、10μmから200μmまでの範囲であり、前記間隙の前記長さLgxは、20μmから500μmまでの範囲である、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記櫛シートの前記長さLexは、20μmから2000μmまでの範囲であり、前記櫛歯の前記番号Nの範囲は、2≦N≦10である、請求項2記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記プッシュ磁気抵抗検出素子および前記プル磁気抵抗検出素子はTMR検出素子であり、ピン止め層の方向は前記Y方向に平行であり、自由層の方向は前記X方向に平行である、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 外部磁場が無い場合、前記プッシュ磁気抵抗検出素子および前記プル磁気抵抗検出素子は、強磁性自由層の前記磁化配列方向が、永久磁石のバイアス、二重交換、形状異方性、または任意のそれらの組合せによって強磁性ピン止め層の該磁化配列方向に直交することを可能にする、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記プッシュプル磁気抵抗センサ・ブリッジは、ハーフ・ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジである、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記プッシュ・アーム上の前記プッシュ磁気抵抗検出素子の個数と、前記プル・アーム上の前記プル磁気抵抗検出素子の個数とは、同じである、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記櫛形軟強磁性磁束集束器の材料は、元素Fe、Ni、およびCoのうち1つまたは複数を含有する軟磁性合金である、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
- 前記基板の材料は、ガラスまたはシリコン・ウェハであり、ASIC集積回路は、該基板上に設けられ、
前記ASIC集積回路は、CMOS、BiCMOS、バイポーラ、BCDMOS、またはSOIである、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。 - 前記基板の材料は、ガラスまたはシリコン・ウェハであり、該基板は、ASICチップに接続され、
前記ASICチップは、以下の応用回路、すなわち、オフセット回路、利得回路、較正回路、温度補償回路、および論理回路のうち1つまたは複数を含む、請求項1記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。 - 前記論理回路は、デジタル・スイッチング回路、または回転角計算回路である、請求項14記載のTMR高感度シングルチップ・ブッシュプル・ブリッジ磁場センサ。
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