JPH0888423A - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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Publication number
JPH0888423A
JPH0888423A JP6223445A JP22344594A JPH0888423A JP H0888423 A JPH0888423 A JP H0888423A JP 6223445 A JP6223445 A JP 6223445A JP 22344594 A JP22344594 A JP 22344594A JP H0888423 A JPH0888423 A JP H0888423A
Authority
JP
Japan
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magnetic sensor
output voltage
magnetic
sensor
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6223445A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Okada
一朗 岡田
Hideaki Imai
秀秋 今井
Kazutoshi Ishibashi
和敏 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPH0888423A publication Critical patent/JPH0888423A/en
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Abstract

PURPOSE: To make a magnetic sensor stronger against noise and more sensitive by, with the element's resistance value of at least one of four magnetoresistance effect elements in bridge connection being different, generating offset output voltage so that the offset voltage is superimposed on the output voltage of a magnetic sensor. CONSTITUTION: A silicon substrate on which the surface of an oxide film is formed is heated and a magnetic thin film is formed on it, which becomes the area where a magnetism sensing part pattern is formed by etching. Then, this substrate is heated and a magnetic thin film is formed over the entire surface of it, and a mask pattern is formed, and by ion milling method, the magnetism sensing part pattern is so formed that it becomes magnetoresistance effect elements 21-24. Relating to the four magnetoresistance effect elements 21-24 thus formed, so that 3V offset output voltage is generated at a sensor of them, a photo-mask where the length of a magnetism sensing part element is changed is used so that the resistance values of MR elements of 21 and 23 are 2.02kΩ and those of 22 and 24 1.98kΩ.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願は、位置検出装置や電流検出
装置・磁界検出装置に使用する磁気抵抗効果を利用した
磁気センサ、又は該磁気センサと信号処理回路からなる
集積化磁気センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present application relates to a magnetic sensor using a magnetoresistive effect used in a position detecting device, a current detecting device, a magnetic field detecting device, or an integrated magnetic sensor including the magnetic sensor and a signal processing circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、磁気抵抗効果を利用した磁気セン
サは、図5に示すように無磁界時に同じ抵抗値を持つ4
つの感磁部エレメント51〜54をブリッジ接続したも
のとなっており、有磁界時には磁気抵抗効果により感磁
部エレメントの抵抗値が変化するためブリッジの平衡が
崩れ、これによって発生する中点電位の差を出力電圧と
して取り出す構成となっている。感磁部エレメントはN
i−Fe、Ni−Co等の強磁性体材料を数十〜数百n
m程度の薄膜にした後、パターニングを施したものであ
る。作製例としては、真空蒸着やスパッタリングなどの
方法を用いて該強磁性体薄膜をガラスや表面に酸化膜を
形成したシリコン基板上に形成し、写真蝕刻等の手法で
パターンを形成したのちめっきや真空蒸着で電極を形成
するという手順がある。このようにして作られたセンサ
の入力端子間に5Vを印加し、外部の磁界が4000A
/mの場合、40〜100mV程度が出力端子間に得ら
れる。この感度は、該感磁部エレメントをなす強磁性薄
膜の長さと幅の比や膜厚により変化する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic sensor utilizing the magnetoresistive effect has a resistance value of 4 as shown in FIG.
The two magnetic field sensing elements 51 to 54 are bridge-connected, and when the magnetic field is present, the resistance value of the magnetic field sensing element is changed by the magnetoresistive effect, so that the balance of the bridge is disturbed and the midpoint potential generated by this is lost. The configuration is such that the difference is taken out as the output voltage. The magnetic sensing element is N
A ferromagnetic material such as i-Fe, Ni-Co, etc.
It is a thin film having a thickness of about m and is then subjected to patterning. As a production example, the ferromagnetic thin film is formed on a glass or a silicon substrate having an oxide film formed on the surface by using a method such as vacuum deposition or sputtering, and a pattern is formed by a method such as photo-etching and then plating or There is a procedure of forming electrodes by vacuum vapor deposition. Applying 5V between the input terminals of the sensor made in this way, the external magnetic field is 4000A
In the case of / m, about 40 to 100 mV can be obtained between the output terminals. This sensitivity changes depending on the ratio of the length and width of the ferromagnetic thin film forming the magnetic sensing element and the film thickness.

【0003】以上に述べた磁気センサは、アナログ出力
電圧を得るものであるが、単に磁石が接近したことを検
出したり、コイルや導線の回りに発生する磁界を検出す
ることにより一定以上の電流を検出したりする場合に
は、センサの出力はディジタルの方が好ましい。そこで
ディジタル出力をする集積化磁気センサとして、上述の
磁気センサと、あるしきい値以上の出力電圧をセンサが
発生した場合に出力が1の状態から2の状態に変化し、
その後センサの出力電圧が、同じもしくは異なるしきい
値を下回った場合に出力が2の状態から1の状態に変化
するような機能をもった回路(以下比較演算回路とい
う。)を外部に設けた構成のものがある。また、この回
路をシリコンICのように集積化した回路を同一基板上
に形成し、あるいはそれぞれ別個に作製した後に同一パ
ッケージ内に収納して電気的に接続した構成のものがあ
る。
The magnetic sensor described above obtains an analog output voltage. However, a current above a certain level is detected by simply detecting the approach of a magnet or the magnetic field generated around a coil or a conductor. When detecting, the digital output of the sensor is preferable. Therefore, as an integrated magnetic sensor that outputs a digital signal, when the sensor generates an output voltage above a certain threshold value, the output changes from a state of 1 to a state of 2,
After that, a circuit having a function of changing the output from the state of 2 to the state of 1 when the output voltage of the sensor falls below the same or different threshold value (hereinafter referred to as a comparison operation circuit) is provided outside. There is a configuration. Further, there is a configuration in which a circuit in which this circuit is integrated like a silicon IC is formed on the same substrate, or separately manufactured, and then housed in the same package and electrically connected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した磁気センサに
強磁性薄膜を使用した磁気抵抗効果素子を使用した場
合、出力電圧は該強磁性薄膜の抵抗変化率の上限に制約
され、パターンや強磁性薄膜の厚さを最適化しても一定
以上の出力電圧を得ることは困難である。このような磁
気センサを使用した集積化磁気センサの感磁界感度を向
上させるためには、磁気センサに接続する比較演算回路
のしきい値を小さくすることが考えられる。しかし耐ノ
イズ性が悪化することや、比較演算回路の特性が温度や
電源電圧の変動などの外乱により不安定になりやすくな
るために同回路のしきい値を小さくすることは困難であ
る。その上しきい値を変えるためには回路を設計し直す
必要があり、殊に現在比較演算回路に集積回路を使用し
ている場合には集積回路の新規設計や製作に大きなコス
トを要するという欠点がある。
When a magnetoresistive element using a ferromagnetic thin film is used in the above magnetic sensor, the output voltage is restricted by the upper limit of the resistance change rate of the ferromagnetic thin film, and the pattern or the ferromagnetic Even if the thickness of the thin film is optimized, it is difficult to obtain an output voltage above a certain level. In order to improve the magnetic field sensitivity of the integrated magnetic sensor using such a magnetic sensor, it is conceivable to reduce the threshold value of the comparison operation circuit connected to the magnetic sensor. However, it is difficult to reduce the threshold value of the comparison operation circuit because the noise resistance deteriorates and the characteristics of the comparison operation circuit are likely to become unstable due to disturbance such as temperature and power supply voltage fluctuations. In addition, it is necessary to redesign the circuit in order to change the threshold value, and especially when an integrated circuit is currently used for the comparison operation circuit, a large cost is required for new design and manufacture of the integrated circuit. There is.

【0005】また、磁気センサ側にバイアス電流を流し
ておき、このバイアス電流と磁気センサの抵抗値の積で
電圧しきい値を与えるように構成した比較演算回路を使
用する場合は、上述した理由でバイアス電流値を小さく
することが困難である。そのため、磁気センサの出力抵
抗値を小さくすることによりしきい値を下げなければな
らず、同時に入力抵抗も小さくなってしまい、電源電流
を減少させることが困難であった。
When a bias current is supplied to the magnetic sensor side and a comparison operation circuit configured to give a voltage threshold value by the product of the bias current and the resistance value of the magnetic sensor is used, the reason described above is used. Therefore, it is difficult to reduce the bias current value. Therefore, the threshold value must be lowered by decreasing the output resistance value of the magnetic sensor, and at the same time, the input resistance also decreases, making it difficult to reduce the power supply current.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願は、ブリッジ接続さ
れた4つの磁気抵抗効果エレメントからなり、うち少な
くとも1つのエレメントの抵抗値が他と異なり、オフセ
ット出力電圧を発生するように構成した磁気センサに関
する。または、ブリッジ接続された4つの磁気抵抗効果
エレメントからなり、うち少なくとも1つのエレメント
の抵抗値が他と異なり、オフセット出力電圧を発生する
ように構成した磁気センサチップと波形整形回路を、同
一の基板上に形成して電気的に結合した集積化磁気セン
サに関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present application is a magnetic sensor comprising four bridge-connected magnetoresistive effect elements, of which at least one element has a resistance value different from the others and is configured to generate an offset output voltage. Regarding Alternatively, a magnetic sensor chip and a waveform shaping circuit, which are composed of four bridge-connected magnetoresistive effect elements and have a resistance value of at least one element different from the others, and are configured to generate an offset output voltage, are provided on the same substrate. An integrated magnetic sensor formed above and electrically coupled.

【0007】または、ブリッジ接続された4つの磁気抵
抗効果エレメントからなり、うち少なくとも1つのエレ
メントの抵抗値が他と異なり、オフセット出力電圧を発
生するように構成した磁気センサチップと集積化波形整
形回路チップを同一パッケージ内に収納して電気的に結
合した集積化磁気センサに関する。さらには、オフセッ
ト出力電圧の絶対値が入力電圧の0.3%以上、50%
以下である上記のいずれかに記載の磁気センサに関す
る。
Alternatively, a magnetic sensor chip and an integrated waveform shaping circuit which are composed of four magnetoresistive effect elements connected in a bridge structure, at least one of which has a resistance value different from the others, and which is configured to generate an offset output voltage. The present invention relates to an integrated magnetic sensor in which a chip is housed in the same package and electrically coupled. Furthermore, the absolute value of the offset output voltage is 0.3% or more and 50% of the input voltage.
The present invention relates to the magnetic sensor according to any one of the above.

【0008】ここでオフセット出力電圧とは、無磁界時
におけるブリッジの中点電位の差の電圧をいう。従来の
磁気センサにおいては、磁気センサを構成する各エレメ
ントの抵抗値が全て等しくなるよう作製されブリッジが
平衡しているので、無磁界時にはオフセット出力電圧が
発生しない。なお、本願に言うオフセット出力電圧は、
エレメントが消磁状態で測定したものである。
Here, the offset output voltage means a voltage which is a difference between the midpoint potentials of the bridges in the absence of a magnetic field. In the conventional magnetic sensor, since the resistances of the respective elements constituting the magnetic sensor are all made equal and the bridge is balanced, no offset output voltage is generated in the absence of a magnetic field. The offset output voltage referred to in this application is
It is measured when the element is demagnetized.

【0009】本願発明では、4つのエレメントのうち少
なくとも1つのエレメントの抵抗値を他の3つと違える
ことにより、ブリッジの平衡を故意に崩してオフセット
出力電圧を発生させる。具体的には、例えば抵抗値を変
化させたいエレメントの全長を、他のエレメントと異な
るものにするか、該エレメントの幅を他のエレメントと
異なるものにすることにより実現できる。
In the present invention, the resistance value of at least one of the four elements is made different from that of the other three elements to intentionally break the balance of the bridge and generate the offset output voltage. Specifically, it can be realized by, for example, making the total length of the element whose resistance value is to be changed different from that of the other element or making the width of the element different from that of the other element.

【0010】上記の磁気抵抗素子の製法例において、強
磁性薄膜をパターニングする際に写真蝕刻の技法を用
い、その際該エレメントの長さまたは幅を違えるような
フォトマスクを使えばよい。他にも強磁性薄膜の膜厚を
変化させたり、材料を変化させること等により所望のオ
フセット出力電圧を持つ磁気センサを作ってもよい。磁
気センサにおいて正の出力電圧が得られるように外部磁
界が印加される場合は、上述したオフセット出力電圧を
正にとれば、大きな出力電圧を得ることができる。従っ
て、比較演算回路のしきい値を小さくしなくても高感度
な磁界の検出が可能である。
In the example of the method for manufacturing the magnetoresistive element described above, a photo-etching technique may be used when patterning the ferromagnetic thin film, and a photomask may be used in which the length or width of the element is changed. Alternatively, a magnetic sensor having a desired offset output voltage may be produced by changing the film thickness of the ferromagnetic thin film or changing the material. When an external magnetic field is applied so that a positive output voltage is obtained in the magnetic sensor, a large output voltage can be obtained by setting the above offset output voltage to be positive. Therefore, it is possible to detect a magnetic field with high sensitivity without reducing the threshold value of the comparison operation circuit.

【0011】しかし、オフセット出力電圧が小さすぎる
と、製造上発生するオフセット出力電圧のばらつきとの
区別が付きにくくなり、目的を達成しうる素子の収率が
低下する。そのため、オフセット出力電圧の下限は、絶
対値にして入力電圧の0.3%以上であることが必要で
あり、好ましくは0.5%以上、さらに好ましくは0.
8%以上である。またオフセット出力電圧の上限は、単
純には入力電圧まで可能である。しかし、オフセット出
力電圧を大きくする場合には、各エレメントの抵抗値の
違いを大きくする必要があるから、センサの感磁界感度
が低下する。例えば、オフセット出力電圧を入力電圧の
25%に設定すると感磁界感度は5%低下する。またオ
フセット出力電圧を入力電圧の50%に設定すると感磁
界感度は30%低下する。従ってオフセット出力電圧の
上限は、入力電圧の50%以下であることが必要であ
り、さらには25%以下であることが好ましい。
However, if the offset output voltage is too small, it is difficult to distinguish it from the variation in the offset output voltage that occurs during manufacturing, and the yield of elements that can achieve the object is reduced. Therefore, the lower limit of the offset output voltage must be 0.3% or more of the absolute value of the input voltage, preferably 0.5% or more, and more preferably 0.
It is 8% or more. Further, the upper limit of the offset output voltage can be simply up to the input voltage. However, when the offset output voltage is increased, it is necessary to increase the difference in the resistance value of each element, so the magnetic field sensitivity of the sensor is reduced. For example, if the offset output voltage is set to 25% of the input voltage, the magnetic field sensitivity is reduced by 5%. If the offset output voltage is set to 50% of the input voltage, the magnetic field sensitivity is reduced by 30%. Therefore, the upper limit of the offset output voltage needs to be 50% or less of the input voltage, and more preferably 25% or less.

【0012】また、電圧しきい値を磁気センサに流すバ
イアス電流と磁気センサの抵抗値の積で与えるように構
成した比較演算回路を使用する場合には、磁気センサの
出力抵抗値が高く、しきい値が大きな電圧となっていて
も動作が可能となり、電源電流の小さな集積化磁気セン
サを作ることができる。この場合、設定するオフセット
出力電圧の大きさはバイアス電流と出力抵抗の積で与え
られる電圧を上限とする電圧とする。また上述したオフ
セット出力電圧を負にとった場合、単純に零電圧をしき
い値とする比較演算回路を使用し、該磁気センサのオフ
セット出力電圧の大きさを変化させることにより、様々
なしきい値をもつ集積化磁気センサを作ることができ
る。この場合、回路が単純化され部品点数が減少すると
いう利点を有する。
Further, when a comparison arithmetic circuit configured to give a voltage threshold value by a product of a bias current flowing through the magnetic sensor and a resistance value of the magnetic sensor is used, the output resistance value of the magnetic sensor is high. It is possible to operate even if the threshold value is a large voltage, and it is possible to make an integrated magnetic sensor with a small power supply current. In this case, the magnitude of the offset output voltage to be set is a voltage whose upper limit is the voltage given by the product of the bias current and the output resistance. In addition, when the above-mentioned offset output voltage is negative, a comparator circuit that simply uses a zero voltage as a threshold value is used, and by varying the magnitude of the offset output voltage of the magnetic sensor, various threshold values can be obtained. An integrated magnetic sensor with can be made. In this case, there is an advantage that the circuit is simplified and the number of parts is reduced.

【0013】[0013]

【実施例】次にこの発明についての実施例を図面を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0014】[0014]

【実施例1】表面に200nmの酸化膜を形成した4イ
ンチφのシリコン基板を300℃に加熱し、上に、Ni
80%−Fe20%からなる厚さ200nmの磁性薄膜
をスパッタリング法で形成した。この磁性薄膜を硫酸ア
ンモニウム系の腐食液を用いてエッチングし、感磁部パ
ターンを形成する領域とした。次いでこの基板を300
℃に加熱し基板全面に50nmのNi80%−Fe20
%磁性薄膜をスパッタリング法で形成し、写真蝕刻の手
法を用いてマスクパターンを形成し、イオンミリング法
によりで図1に示すような磁気抵抗効果エレメントが4
つあるような感磁部パターンを形成した。感磁部の幅
は、磁気抵抗変化率に影響を与え、幅が広いほど感磁界
感度は良好になるが、反面素子の抵抗値が小さくなって
しまったり、ヒステリシスが大きくなるので、その範囲
としては8μmから35μm程度、好ましくは15〜2
5μm程度である。ここで形成した4つの磁気抵抗効果
エレメントのうち、少なくとも1つのエレメントの全長
もしくは幅または膜厚を他と違えることにより、オフセ
ット出力電圧を発生させることが出来るが、図2に示す
ように互いに回転対称にある位置の2つのエレメントの
抵抗値を等しくすることが中点電位の対称性を得る意味
で好ましく、ここではセンサに3Vの入力電圧を印加し
た場合に30mVのオフセット出力電圧を発生するよう
に21と23のMR素子の抵抗値を2.02kΩに、2
2と24のMR素子の抵抗値を1.98kΩとなるよう
に、感磁部エレメントの長さを変えたフォトマスクを使
用した。
Example 1 A 4-inch φ silicon substrate having a 200 nm oxide film formed on its surface was heated to 300 ° C.
A 200 nm-thick magnetic thin film made of 80% -Fe20% was formed by a sputtering method. This magnetic thin film was etched using an ammonium sulfate-based corrosive liquid to form a region for forming a magnetic sensitive portion pattern. This substrate is then 300
50 ℃ Ni80% -Fe20 over the entire surface of the substrate
% Magnetic thin film is formed by the sputtering method, the mask pattern is formed by the photo-etching method, and the magnetoresistive effect element as shown in FIG. 1 is formed by the ion milling method.
A magnetic sensing part pattern having a certain shape was formed. The width of the magnetically sensitive portion affects the rate of change in magnetic resistance, and the wider the width, the better the magnetic field sensitivity, but on the other hand, the resistance value of the element becomes smaller and the hysteresis becomes larger. Is about 8 μm to 35 μm, preferably 15 to 2
It is about 5 μm. Of the four magnetoresistive elements formed here, the offset output voltage can be generated by making the total length or width or film thickness of at least one element different from the other, but as shown in FIG. It is preferable to equalize the resistance values of the two elements at symmetrical positions in order to obtain the symmetry of the midpoint potential, and here, in order to generate the offset output voltage of 30 mV when the input voltage of 3 V is applied to the sensor. The resistance values of the MR elements 21 and 23 are set to 2.02 kΩ and 2
Photomasks were used in which the length of the magnetic sensing element was changed so that the MR elements 2 and 24 had a resistance value of 1.98 kΩ.

【0015】続いて、素子の電極及び配線部を形成する
ためにマスクパターンを形成し、電解めっき法により5
00nmの厚さの金層、次いで1μmの厚さのニッケル
層を作製する。この上に感磁部パターンを保護する目的
で、シランガスと亜酸化窒素を用いるプラズマ化学的気
相成長法により1.5μmの厚さの酸化シリコン膜を形
成した。素子の電極部を開けるために四フッ化炭素を用
いる反応性イオンエッチング法により酸化シリコン膜の
窓開けを行い、ウエハーを作製した。この方法により得
られたウエハーを、ダイシングソーにより0.96mm
角の素子チップに切断した。このチップをリードフレー
ム上に固定し、所定の位置をワイヤーボンディングして
端子を引き出し、エポキシ樹脂で封止して磁気センサを
作製した。このようにして得られた磁気センサに室温に
おいて3Vを入力端子間に入力電圧として印加したとこ
ろ、無磁界において32.2mV(入力電圧に対して
1.1%)のオフセット出力電圧を得た。またソレノイ
ドコイルを使ってセンサに磁界を与えたところ、150
0A/mの磁界において55.1mV、3000A/m
において77.6mVの出力電圧が得られた。
Then, a mask pattern is formed to form electrodes and wirings of the device, and the mask pattern is formed by electroplating.
A gold layer with a thickness of 00 nm and then a nickel layer with a thickness of 1 μm are produced. A silicon oxide film having a thickness of 1.5 μm was formed on this by a plasma chemical vapor deposition method using silane gas and nitrous oxide for the purpose of protecting the magnetic sensitive pattern. A window was formed in the silicon oxide film by a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride to open the electrode part of the device, and a wafer was produced. The wafer obtained by this method is 0.96 mm with a dicing saw.
It cut into the element chip of the corner. This chip was fixed on a lead frame, a predetermined position was wire-bonded, a terminal was drawn out, and sealed with an epoxy resin to manufacture a magnetic sensor. When 3 V was applied as an input voltage between the input terminals at room temperature to the magnetic sensor thus obtained, an offset output voltage of 32.2 mV (1.1% with respect to the input voltage) was obtained in the absence of a magnetic field. When a magnetic field was applied to the sensor using a solenoid coil,
55.1 mV at 0 A / m magnetic field, 3000 A / m
An output voltage of 77.6 mV was obtained at.

【0016】[0016]

【比較例1】4つのエレメントの抵抗を全て2kΩとし
た以外は実施例1と同様の方法を用いて磁気センサを作
製した。このセンサついても同様の測定を行ったとこ
ろ、3Vの入力電圧を印加し無磁界時において標準偏差
にして3.5mVのばらつき(入力電圧に対して0.1
2%)が生じた。また、1500A/mの磁界において
22.1mV、そして3000A/mの磁界において4
6.0mVと低い出力電圧であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 A magnetic sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the resistances of all four elements were set to 2 kΩ. The same measurement was performed on this sensor, and when a 3V input voltage was applied and there was no magnetic field, the standard deviation was 3.5 mV variation (0.1% of the input voltage).
2%). 22.1 mV at a magnetic field of 1500 A / m, and 4 at a magnetic field of 3000 A / m.
The output voltage was as low as 6.0 mV.

【0017】[0017]

【比較例2】実施例1と同様の手法で、オフセット出力
電圧が3V入力時において8mV(入力電圧に対して
0.27%)であることのみが異なる磁気センサを作製
した。このセンサのオフセット出力電圧を測定したとこ
ろ、平均値7.8mV、標準偏差3.8mVであった。
また、作製したセンサのうち4%のものが負のオフセッ
ト出力電圧を有しており、それらのセンサにつき実施例
1と同様の測定を行ったところ、1500A/mの磁界
において19.3mV、3000A/mにおいて42.
0mVと低い出力電圧であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 A magnetic sensor was produced in the same manner as in Example 1 except that the offset output voltage was 8 mV (0.27% of the input voltage) when 3 V was input. When the offset output voltage of this sensor was measured, the average value was 7.8 mV and the standard deviation was 3.8 mV.
In addition, 4% of the manufactured sensors have a negative offset output voltage, and the same measurement as in Example 1 was performed on these sensors, and as a result, a magnetic field of 1500 A / m resulted in 19.3 mV and 3000 A. / M at 42.
The output voltage was as low as 0 mV.

【0018】[0018]

【実施例2】実施例1と同様の方法で、磁気センサ素子
チップを作製した。他方、この磁気センサを駆動するた
めの定電圧電源回路、磁気センサからの出力電圧を増幅
する回路、動作点としてセンサの出力電圧が70mVに
なると、出力がOFF状態からONの状態になり、ON
の状態になっているときにセンサの出力電圧が50mV
を下回ると再びOFFの状態に戻るような作用を持つ比
較演算回路、及び出力回路を設けた1×1.4mm角の
シリコン集積回路を作製した。
Example 2 A magnetic sensor element chip was manufactured in the same manner as in Example 1. On the other hand, a constant voltage power supply circuit for driving the magnetic sensor, a circuit for amplifying the output voltage from the magnetic sensor, and when the output voltage of the sensor reaches 70 mV as an operating point, the output changes from the OFF state to the ON state and the ON state.
When the output voltage of the sensor is 50 mV
A silicon integrated circuit of 1 × 1.4 mm square provided with a comparison operation circuit having an action of returning to the OFF state again when the temperature falls below the range and an output circuit was manufactured.

【0019】上記により得られた各部品を組み立ててセ
ンサとするために、1つのリードフレーム上に磁気セン
サとシリコン集積回路を固定し、所定の位置をワイヤー
ボンディングして電気的に結合した後エポキシ樹脂で封
止し、集積化磁気センサとした。このセンサに電源電圧
12Vを印加し、コイルで磁界を与えたところ、常温に
おいて2800A/mの磁界強度において出力が1の状
態から2の状態に切り替わり、その後磁界を徐々に減じ
たところ磁界強度1400A/mにおいて出力は再び2
の状態から1の状態に戻ることが、再現性よく確認でき
た。この時の回路電流は4.2mAであった。
In order to assemble the respective parts obtained as described above into a sensor, the magnetic sensor and the silicon integrated circuit are fixed on one lead frame, and the predetermined position is wire-bonded and electrically coupled to the epoxy. An integrated magnetic sensor was obtained by sealing with a resin. When a power supply voltage of 12 V was applied to this sensor and a magnetic field was applied by a coil, the output switched from a state of 1 to a state of 2 at a magnetic field strength of 2800 A / m at room temperature, and then the magnetic field was gradually reduced to a magnetic field strength of 1400 A. Output again at / m
It was confirmed with good reproducibility that the state of 1 returned to the state of 1. The circuit current at this time was 4.2 mA.

【0020】[0020]

【比較例3】比較例1で作製した磁気センサチップ及び
実施例2で作製したシリコンICを用いて、実施例2の
方法で集積化磁気センサを作製した。これについて同様
の方法で測定を行ったところ、5000A/mの磁界中
でも出力の状態は切りかわらず、動作させることができ
なかった。
Comparative Example 3 An integrated magnetic sensor was manufactured by the method of Example 2 using the magnetic sensor chip manufactured in Comparative Example 1 and the silicon IC manufactured in Example 2. When this was measured by the same method, the output state was not switched even in a magnetic field of 5000 A / m, and it could not be operated.

【0021】[0021]

【実施例3】実施例1の手法で、オフセット出力電圧が
3V入力時において−30mVであることのみが異なる
磁気センサを作製した、この磁気センサに電源電圧3V
を印加し、上述の実施例同様に測定したところ、常温に
おいて無磁界で−28.1mV(入力電圧に対して0.
9%)、3000A/mの平行磁界中で18.0mVの
出力が得られた。このセンサに、入力電圧が0V以上で
ON、0V未満でOFFとなるゼロクロスタイプの比較
演算回路を接続し、磁界を印加したところ、1800A
/mで出力のON、OFFが切り替わった。
[Third Embodiment] According to the method of the first embodiment, a magnetic sensor which is different only in that the offset output voltage is -30 mV at the time of inputting 3 V is manufactured.
Was applied and measured in the same manner as in the above-mentioned embodiment. As a result, at room temperature, there was no magnetic field of −28.1 mV (0.
9%), an output of 18.0 mV was obtained in a parallel magnetic field of 3000 A / m. A zero-cross type comparison operation circuit that turns on when the input voltage is 0 V or more and turns off when the input voltage is less than 0 V is connected to this sensor, and a magnetic field is applied.
The output was switched between ON and OFF at / m.

【0022】[0022]

【実施例4】実施例1の手法で、オフセット出力電圧が
3V入力時において−40mVであることのみが異なる
磁気センサを作製した、この磁気センサに電源電圧3V
を印加し、上述の実施例同様に測定したところ、常温に
おいて無磁界で−37.9mV(入力電圧に対して1.
3%)、3000A/mの平行磁界中で9.3mVの出
力が得られた。このセンサに、実施例3と同じく、入力
電圧が0V以上でON、0V未満でOFFとなるゼロク
ロスタイプの比較演算回路を接続し、磁界を印加したと
ころ、2600A/mで出力のON、OFFが切り替わ
った。
[Example 4] A magnetic sensor was produced by the method of Example 1 except that the offset output voltage was -40 mV at the time of inputting 3 V. A power supply voltage of 3 V was applied to this magnetic sensor.
Was applied and measured in the same manner as in the above-mentioned embodiment, it was −37.9 mV (1.
3%), an output of 9.3 mV was obtained in a parallel magnetic field of 3000 A / m. Similar to the third embodiment, a zero-cross type comparison operation circuit that turns on when the input voltage is 0 V or more and turns off when the input voltage is less than 0 V is connected to this sensor, and when a magnetic field is applied, the output turns on and off at 2600 A / m. It switched.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の磁気センサを使用することによ
り、大きなしきい値電圧を持つ比較演算回路を使用して
磁界の検出が可能となる。またしきい値電圧を、磁気セ
ンサにバイアス電流を流し、これと磁気センサの抵抗値
の積で与える形式の比較演算回路を使用した場合には、
磁気センサの抵抗値を大きくしてしきい値電圧が上昇し
た分を、磁気センサのオフセット出力電圧で補うことが
できるため、高感度で低回路電流の集積化磁気センサを
作ることができる。さらに、該オフセット出力電圧を出
力に対し負の方向に取ることにより、単純なゼロクロス
検出回路のみを使って、異なる感度を持つ磁気センサア
センブリもしくは集積化磁気センサを廉価に作ることが
できる。
By using the magnetic sensor of the present invention, it becomes possible to detect a magnetic field using a comparison operation circuit having a large threshold voltage. In addition, when a bias current is applied to the magnetic sensor and a threshold value is used as a product of the resistance value of the magnetic sensor and the comparison operation circuit of the type,
Since the offset output voltage of the magnetic sensor can compensate for the increase in the threshold voltage caused by increasing the resistance value of the magnetic sensor, an integrated magnetic sensor with high sensitivity and low circuit current can be manufactured. Further, by taking the offset output voltage in the negative direction with respect to the output, it is possible to inexpensively manufacture a magnetic sensor assembly or an integrated magnetic sensor having different sensitivities by using only a simple zero-cross detection circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の磁気センサの感磁部エレメントの配
置の一例を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an example of the arrangement of magnetic field sensing elements of a magnetic sensor of the present invention.

【図2】この発明の磁気センサの感磁部エレメントの配
置の別の例を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing another example of the arrangement of the magnetic sensing element of the magnetic sensor of the present invention.

【図3】集積化磁気センサの一例のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an example of an integrated magnetic sensor.

【図4】実施例2の集積化磁気センサの正面図である。FIG. 4 is a front view of an integrated magnetic sensor of Example 2.

【図5】従来の磁気センサの感磁部エレメントの配置の
一例を示す正面図である。
FIG. 5 is a front view showing an example of an arrangement of magnetic field sensing elements of a conventional magnetic sensor.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

11〜14 感磁部エレメント 15 ボンディングパッド 16 配線部 21〜24 感磁部エレメント 25 ボンディングパッド 26 配線部 31 定電圧源 32 磁気抵抗効果素子 33 増幅器 34 ヒステリシス付き比較演算回路 35 出力トランジスタ 36 電源端子 37 接地端子 38 出力端子 41 モールド外形 42 リードフレーム 43 リードフレーム 44 磁気抵抗効果素子 45 集積回路 46 ボンディングパッド 47 ボンディングパッド 48 ワイヤ 51〜54 感磁部エレメント 55 ボンディングパッド 56 配線部 11-14 Magnetic Sensing Element 15 Bonding Pad 16 Wiring 21-21 Magnetic Sensing Element 25 Bonding Pad 26 Wiring 31 Constant Voltage Source 32 Magnetoresistive Effect Element 33 Amplifier 34 Comparator with Hysteresis 35 Output Transistor 36 Power Supply Terminal 37 Ground terminal 38 Output terminal 41 Molded outer shape 42 Lead frame 43 Lead frame 44 Magnetoresistive effect element 45 Integrated circuit 46 Bonding pad 47 Bonding pad 48 Wires 51-54 Magnetic sensing element 55 Bonding pad 56 Wiring section

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブリッジ接続された4つの磁気抵抗効果
エレメントからなり、該磁気抵抗効果エレメントのうち
少なくとも1つのエレメントの抵抗値が他と異なり、オ
フセット出力電圧を発生するように構成した磁気セン
サ。
1. A magnetic sensor comprising four magnetoresistive effect elements connected in a bridge structure, wherein at least one of the magnetoresistive effect elements has a resistance value different from the others, and is configured to generate an offset output voltage.
【請求項2】 ブリッジ接続された4つの磁気抵抗効果
エレメントからなり、該磁気抵抗効果エレメントのうち
少なくとも1つのエレメントの抵抗値が他と異なり、オ
フセット出力電圧を発生するように構成した磁気センサ
チップと波形整形回路を、同一の基板上に形成して電気
的に結合した集積化磁気センサ。
2. A magnetic sensor chip comprising four magnetoresistive effect elements connected in a bridge structure, wherein at least one of the magnetoresistive effect elements has a resistance value different from the others, and is configured to generate an offset output voltage. An integrated magnetic sensor in which the waveform shaping circuit is formed on the same substrate and electrically coupled.
【請求項3】 ブリッジ接続された4つの磁気抵抗効果
エレメントからなり、該磁気抵抗効果エレメントのうち
少なくとも1つのエレメントの抵抗値が他と異なり、オ
フセット出力電圧を発生するように構成した磁気センサ
チップと集積化波形整形回路チップを同一パッケージ内
に収納して電気的に結合した集積化磁気センサ。
3. A magnetic sensor chip comprising four magnetoresistive effect elements bridge-connected, wherein at least one of the magnetoresistive effect elements has a resistance value different from the others, and is configured to generate an offset output voltage. An integrated magnetic sensor in which an integrated waveform shaping circuit chip and an integrated waveform shaping circuit chip are housed in the same package and electrically coupled.
【請求項4】 オフセット出力電圧の絶対値が入力電圧
の0.3%以上、50%以下である請求項1ないし3に
記載の磁気センサ。
4. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the absolute value of the offset output voltage is 0.3% or more and 50% or less of the input voltage.
JP6223445A 1994-09-19 1994-09-19 Magnetic sensor Withdrawn JPH0888423A (en)

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