JPS61502790A

JPS61502790A - 磁界の変化を測定する磁気抵抗センサ効果形センサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS61502790A
Application number: JP60501944A
Authority: JP
Inventors: ブリル，クラウス; ラインハルト，カール‐フランツ; エツカート，デイター; ヘテイヒ，ゲアハルト; シユミツト，ハンス‐デイター; コンツエルマン，ゲアハルト; ツアプラー，エーリツヒ
Original assignee: ロ−ベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-11-27
Also published as: EP0188435B1; DE3575780D1; DE3426785A1; WO1986000986A1; EP0188435A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】磁界の変化を測定する磁気抵抗センサ効果形センサおよびその製造方法本発明は、磁気抵抗効果形測定ストリップの平面内で作用する、磁界の成分の変化を測定する磁気抵抗効果形センサに関する。そのような公知の磁気抵抗効果形センサは、読取ヘッド内の磁気テープの走査にしばしば利用される（フイリツゾステヒニツシエ　ルンドシャウ第３７号、第２１６番、４７ペーゾ以降）。一定の測定電流が、直流電圧源から入力回路を介して供給され、磁気抵抗効果ストリップを流れる。この測定ストリップの電気抵抗値は、測定ストリップの平面内で作用する、測定ストリップを流れる電流の方向に角度をなしている磁界の一成分により変化する（バーバー・ポーレ（Ｂａｒｂｅｒ　−Ｐｏ１ｅ　）型）。読出しの際に、小さな磁気領域の形で磁気テープに記憶されている情報が次のよ５に読出される。すなわち、磁気抵抗効果形測定ストリップが磁気テープに垂直に配置され、測定ストリップの平面内での磁界の変動が、磁気テープの通過の際圧測定ストリップ内の・、磁化の方向に影響を与えるので、測定ストリップ内の抵抗値が変化する。

前置抵抗を用い電流の変化について０測定信号は測定ストリップで取出され５、適当な出力回路により増幅される。比較的弱い測定信号を増幅するためては、増幅回路を磁気抵抗効果形測定ストリップになるべく接近して配置する必要がある。

この課題は、ノイズと導体の損失を回避するために、薄膜技術により形成された磁気抵抗効果形測定ストリソゾを、集積回路として形成された入力回路および出力回路になるべく接近して配置することにより解決された。

発明の利点独立請求項記載の特徴を有する本発明の装置は、次の利点を有する。すなわち、測定ストリップが、入力回路および出力回路と一体を成しているので、測定ストリップと評価回路との間を接続する、ノイズのはいりゃすい接続線を用いる必要がない。さらに次の利点もある。すなわち、薄膜技術により磁気抵抗効果形センサ）　ＩＪツゾを形成するので、この測定ス）　＋Ｊツブが、集積回路である入力回路および出力回路と接触接続できる。このような構造の磁気抵抗効果形センサを、ハイブリッド形にして自動装置により精密かつ安価に製造することが可能である。このセンサを幅広く利用するために、半導体チップを用いて入力回路および出力回路と測定ストリップが占める空間を小さなスペースに取付けることも可能である。磁気抵抗効果形センサは、ホール発生器と比較して測定感度が極めて高い。

測定信号が、ホール発生器では１Ｖ／Ｔ　（Ｔはテスラ）の範囲で変動するのに対して、磁気抵抗効果形センサではその範囲が４　Ｑ　Ｖ／Ｔである。

従属請求項記載の手段により、特許請求の範囲の独立請求項記載の特徴を発展させ改善することが可能である。その際、出力信号を高くするために磁気抵抗効果形測定ストリップでブリッジ回路を形成し、それらの抵抗は、半導体チップ上の集積回路に隣接する方形領域を形成する、４つの部分方形領域にそれぞれ取付けられる。ブリッジ回路のこれらの抵抗は、それぞれ直列接読されかつミアンダ− 形に配置された樟数の抵抗路から成る。各抵抗における抵抗値の変化を互いに逆圧することにより、ブリッジ回路の対角点ておける測定信号を大きくするために、ブリッジ回路の互いに隣接する抵抗にそれぞれ属する抵抗路の長手方向は、互に直角になっている。これらの抵抗から成る測定ストリップの中には、評価可能である測定信号を形成するために、全域にわたって磁界の次のような成分が通る。すなわち、この磁界の成分は、測定ス）　ＩＪツゾが取付けられている半導体チップの方形領域において可能な限り均一でありかつ磁界の強さＨ）　４　ＫＡ／ｍである。磁気抵抗効果形センサを形成するための本発明のば自動車技術または重工業である、種々の利用分野における厳しい条件下においても本発明によるセンサを利用することが可能て゛ある。さらＫ、そのような場合にこのセンサは次の利点を有する。すなわち、製造公差を、製造１稈の終りで半導体チツゾシてお℃・てまたはその内部において適当な調整手段シτより補償す２）ことができる。

図面本発明の２つの実施例を以下図面ｆｊｆ、づき４Ｙ’細に説明する。第１図は、ブリッジ回路を形成−Ｊる４つの測定抵抗を存する心気抵抗効果形センサの回に！８図、第２図は、集積回路と測定抵抗を有する本発明による半導体チップの拡大斜視図、第３図は、第２図の半導体チップをさらに拡大した平面図、第１図は、センサ内のバーバー・ボ・−ル型廁定ストリップの一部を大きく拡大した図である。

実施例の説明第１図において、本発明に係る磁気抵抗効果形センサ１０は、磁気抵抗効果物質定ストリップの表面に作用する磁界の成分Ｆχの方向の変化全測定する。測定ス）　ＩＪランプ、ここでは４つの測定抵抗１１として図示されており、これらの抵抗はブリッジ回路１２を形成する。ブリッジ対角点は、増４に１回路１３０入力側に接続、＼れており、この入力側はセンサ１０の出力回路を形成する。ブリッジ回路１２は、直流定電圧源１４に接続されており、この電圧源は、センサ１０の入力回路を形成する。入力および出力回路１３．１４は、端子１５．１６を介して例えば自動車Ｇて搭載されている配電網における給電源に接縦される。センサ１０の測定信号は、増幅回路１３の出力側で端Ｔ−１７から取出される。第２図の磁気抵抗効果形センサ１０ｉ’、ｔ、、Ｐ形ンリフンから成る半導体チップ１８上に設けられている。センサ１０の入”力回路１４および出力回路１３は集積回路１９を形成し、この集積回路は半導体チップ１８の中に集積されており、左側の領域ｆ図示されている３、半導体チップ１８の右側の領域に、ある、方形領域１８ａには、第１図の測定抵抗１１が、磁気抵抗効果形抵抗路１１ａの形で、薄膜技術により半導体チップの表面に絶縁されて取付けられている。

第３図は、半導体チップ１８を大きく拡大Ｉ−で示す平面図であり、半導体チツ、７″１８に集積されている集積回路１９の上部は保護膜によりおおわれている。にの図には、第２図の磁気抵抗効果形抵抗路１１ａが、それぞれ測定抵抗のうちの１つにミアンダ形かつｉＭ列に接続されていることが明示されている。これらの磁気抵抗効果形抵抗路は、例えばパーマロイであ−る磁気抵抗効果物質から成る蒸着層から成る。測定抵抗１１０両端は、導体路２０と端子２１を介し７てその中て集積され見ることができな（・集積回路１９の端子と接続している。なお端子２１は、端Ｐ１５．１６および２１と同様に薄膜技術により形成される。

プリクジ回路１２の各測定抵抗１１を形成する抵抗路１１ａの長手方向は、隣接する測定抵抗１１の抵抗路に対して９０°回転している１、このよ５　Ｋ　して、磁界が加えらねる際洗抵抗路１１．１のに面に作用するその磁界の成分Ｆｘが、導体路１１ａの一１＋向と約４５度を成す場合１．−の磁界の成分の方向が変化゛すること（，７より抵抗路ＩＩａ内の抵抗値が変化１、その結果対角線方向で仔し゛に対向する−・力の２つの測定抵抗１１の抵抗値は増大し、他方の２− ）の測定抵抗１１の抵抗値Ｊ、減少する。その際磁′Ｎ（７）成分Ｆｘの大きさ；ま、抵抗路１１ａがそれぞれ飽和状態置達するまで・−１のＰａ　Ｗの成分により磁化され、Ｚ）よう（て選ばれる。そ・Ｄ際、ブリッジ回路１２に作用す２）磁界の成分Ｆ、（を回転させる・−と（・τより、１ｌｌｌ＋定感度ｉｔ、△ ”　／　△Ｂ　＝　４０　ｖ／’Ｔ　ニなる。ただしＴは単位のｔスフである。

このような磁気抵抗効果形七ン゛す：工、次のようにして回転数センサとして利用することが１１］′能である。すなわち、このセンサを永久磁石と共に、回転する導磁体または軟磁性歯例き車の上方に密接［７て配置、その取付番土位瞠全適切に選択して、半導体チップのヵ形領、Ｖ：　１８　ａに永久磁石の磁界が作用ｔ−７、その結果−￥導体チノｆ１Ｂに垂ｊｆｆな磁界の強い成分と測定抵抗１１の平面にある成分Ｆｘとが生ずる。成分Ｆｘば、その強い成分に較べて極めて弱いが、抵抗路１１ａを４５度の角度で飽和状態にまで磁化するに（′Ｌ十分であるよう（Ｃする。さて１つの歯が回転にともないそばを通過する１−とにより、磁界の成分ＦＭの方向が変化すると、ブリッジ回路１２に測定電圧が現われ、この測定電圧は、集積回路１９で増幅されて端子１７に測定信号として現、われる。内燃機閏の回転数は、この方法を用いて単位時間当りの測定信号の数を計測することによりめられる。

他の−・実施例では第４図のヒンサ１０ａにおける抵抗路１１ｂ１：１′、、それぞれ導電性の〉製ウェブ２２に、より抵抗路部分１１Ｃに分割される。金製ウェブ２２は、抵抗路１１ｂの長手方向に対して４５（９）の角度を戊して走行している。この」：５Ｌ跡してセンサ内の電流の方向は、長手方向に対ｉ−２で４５度を成１＝ている５、新たな電流の方向が再び４５度の角をなすために、碍管の成分Ｆｘ′が、今度は抵抗路１１ｂの長手方向シζ加えられる。・二こで第１図のプリクジ回路１２に加わる磁界の成分Ｆｘ／の方向が変化する際に測定信号を形成するため罠、各測定抵抗１１の抵抗路１１１つに設けられている金製のウェブ２２は、ブリッジ回路１２の隣接する測定抵抗１１の金製のウェブ２２に対して９０度の角度をなして走行１２でいなければならない。磁気抵抗効果物質ストリップを斜めに走行する導電性ウェブ罠より分割することは、バーバー・ボールｆｄ　（Ｂａｒｂｅｒ　−Ｐｏ］、　）という名、称で知られている。

第６図の磁気抵抗効果形七ンづを製造するためには、工程の第１段階でまず入力および出力回路を集積回路１９として半導体ヂノ７°１８の中に集積する必要がある。引タシ・て、まだ接紛されていない端子を残して半導体チップ１８の全表面は酸化層によりおおわれる。

引続いて測定抵抗１１が、薄膜技術により集積回路１９に隣接して半導体チップ１８」二に取付けられ、最後に測定抵抗１１が、同様に薄膜技術により製造される導体路２０を介して集積回路１９の端子２１に接耕される。その際、同時に七ンザ１０の端子１５．１６および１７も製造される。第４図の磁気抵抗効果形センサ１０ａを製造するために、その後の工程段階で、ブリッジ回路を形成する抵抗路１１ｂＫ、分装ウェブ２２を蒸着し、所ｑ１によりこれらの金製ウゴブ２２にさらに電気めっき（−で層を厚くすることができる。

国際調査報告Ａ！ＯＥＸ　Ｔｏ　’Ｌｒ５Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨｐＦ’ＯＲＴ　−Ｎび汀’ＥＲＮＡＴＩＯＮＡｒ、ＡＰＰＬＩＣＡＴ’１ＯＮＮｏ、　１’ＣＴ／ＤＥ　８５１００１３０　（ＳＡ　９４１８：

Claims

【特許請求の範囲】１．磁気抵抗効果形ストリツプの平面に作用する磁界の成分の変化を測定する磁気抵抗効果形センサであつて、その成分が測定ストリツプ内の電流の方向とある角度を成しており測定ストリツプが、入力回路および出力回路に測定信号を発生するために接続されている磁気抵抗効果形センサにおいて、入力回路および出力回路が集積回路（１９）として、半導体チツプ（１８）内の一領域の中に集積されており、また他の一領域の中に磁気抵抗効果形測定ストリツプ（１１ａ，ｂ）が薄膜技術により半導体チツプ（１８）上に絶縁されて付着されており、かつ前記集積回路（１９）と接続されていることとを特徴とする磁気抵抗効果形センサ。２．磁気抵抗効果形測定ストリツプ（１１ａ，ｂ）が、プリツジ接続に接続されておりかつ集積回路。（１９）と接続されている４つの測定抵抗（１１）から成り、これらの測定抵抗（１１）が、半導体チツプ（１８）上の方形領域（１８ａ）の４つの部分方形領域それぞれに取付けられている特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果形センサ。３．プリツジ回路（１２）の測定抵抗（１１）が、ミアンダ形にかつ直列に接続されている抵抗路（１１ａ，１１ｂ）から成る特許請求の範囲第２項記載の磁気抵抗効果形センサ。４．プリツジ回路（１２）の各測定抵抗（１１）を形成する抵抗路（１１ａ）の長手方向が、隣接する測定抵抗（１１）を形成する抵抗路（１１ｂ）に対して９０度回転している特許請求の範囲第３項記載の磁気抵抗効果形センサ。５．測定抵抗（１１）が、それぞれパーマロイから成る蒸着層から成る特許請求の範囲第４項記載の磁気抵抗効果形センサ。６．半導体チツプ（１８）の中に、まず入力回路および出力回路が集積回路として集積され、その後半導体チツプ（１８）の上面が絶縁膜によりおおわれ、さらに引続いて磁気抵抗効果形測定ストリツプ（１１ａ，１１ｂ）が薄膜技術により形成され、最後に導体路（２０）および端子（１５，１６，１７，２８）が薄膜技術により形成され、その際に測定ストリツプ。（１１ａ，１１ｂ）が集積回路（１９）と接続される特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果形センサの製造方法。７．特許請求の範囲第２項記載の、プリツジ回路（１２）を形成する測定抵抗（１１ｂ）に金製のウエブ（２２）が蒸着され、この金製ウエブ（２２）が、測定ストリツプ（１１ｂ）の長手方向に対して４５度の角度を成して走行しておりかつこの測定ストリツプ（１１ｂ）を抵抗路部分（１１ｃ）に分割する特許請求の範囲第６項記載の方法。８．蒸着されている金製のウエブ（２２）を電気めつきにより厚くする特許請求の範囲第７項記載の方法。