KR20050074642A - 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법 - Google Patents

자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050074642A
KR20050074642A KR1020057009632A KR20057009632A KR20050074642A KR 20050074642 A KR20050074642 A KR 20050074642A KR 1020057009632 A KR1020057009632 A KR 1020057009632A KR 20057009632 A KR20057009632 A KR 20057009632A KR 20050074642 A KR20050074642 A KR 20050074642A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
magnetic sensor
elements
magnetoresistive
output value
Prior art date
Application number
KR1020057009632A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100698414B1 (ko
Inventor
히데끼 사또
Original Assignee
야마하 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 야마하 가부시키가이샤 filed Critical 야마하 가부시키가이샤
Priority to KR1020057009632A priority Critical patent/KR100698414B1/ko
Publication of KR20050074642A publication Critical patent/KR20050074642A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100698414B1 publication Critical patent/KR100698414B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

자기 센서(10)는 GMR 소자(11∼18)와 발열체로서의 가열용 코일(21∼24)을 구비하고 있다. 소자(11∼14, 15∼18)는, 각각 브릿지 접속되어 X축 및 Y축 자기 센서를 구성한다. 가열용 코일(21)은 소자(11, 12)에, 가열용 코일(22)은 소자(13, 14)에, 가열용 코일(23)은 소자(15, 16)에, 가열용 코일(24)은 소자(17, 18)에 각각 근접 배치된다. 가열용 코일(21∼24)은, 통전에 의해, 근접 배치되어 있는 각 소자를 주로 가열한다. 따라서, 지자기가 일정한 것이 보증될 수 있는 단시간 내에 소자를 가열·냉각할 수 있다. 그리고, 소자의 가열 전 및 가열 후에서의 소자 온도와 각 자기 센서 출력에 기초하여 온도 의존 특성 보상용 데이터(소자 온도 변화에 대한 센서 출력값 변화의 비)가 취득되어, 상기 데이터에 기초하여 소자의 온도 특성이 보상된다.

Description

자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법{MAGNETIC SENSOR AND TEMPERATURE DEPENDENCY CHARACTERISTIC COMPENSATION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은, 자기 저항 효과 소자를 이용한 자기 센서에 관한 것이다.
종래부터, 강자성체 자기 소자(MR 소자), 거대 자기 저항 효과 소자(GMR 소자), 혹은 자기 터널 효과 소자(TMR 소자) 등의 자기 저항 효과 소자를 자계 검출 소자로서 이용하여, 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 이 자기 저항 효과 소자에 가해지는 외부 자계에 따른 출력값을 생성하도록 구성된 자기 센서가 알려져 있다.
그런데, 자기 저항 효과 소자의 저항값은 소자 온도에 의존하여 변화한다. 이 때문에, 상기 자기 센서의 출력값은, 검출하려고 하는 자계가 동일하더라도, 자기 저항 효과 소자의 온도에 의존하여 변화한다. 따라서, 자계(의 크기)를 높은 정밀도로 검출하기 위해서는, 이러한 온도 의존 특성을 보상하는 것이 필요하다.
이것에 대하여, 일본 특개평 6-77558호 공보에 기재된 자기 센서 장치는, 자기 저항 효과 소자의 근방에 온도 센서를 배치함과 함께, 자기 센서의 출력값인 전압과 온도와의 관계(온도 의존 특성)를 미리 측정하여 메모리에 기억해두고, 상기 온도 센서가 검출하는 실제의 온도와 상기 메모리에 기억한 관계에 기초하여 기준 전압을 결정하여, 상기 자기 센서가 실제로 출력하는 전압과 상기 결정된 기준 전압과의 차를 증폭하여 출력함으로써, 상기 자기 센서의 온도 의존 특성을 보상하도록 되어 있다.
한편, 고감도의 자기 센서의 출력값은 지자기의 영향을 받아 변화한다. 또한, 지자기는 시간과 함께 변동된다. 이 때문에, 상기 자기 센서 장치의 메모리에 기억되는 온도 의존 특성은, 지자기가 변화하지 않는 것이 보증되는 소정의 단시간 내에 측정되어야만 하고, 따라서 상기 측정 시에서의 자기 저항 효과 소자의 가열 또는 냉각은 단시간 내에 행해지지 않으면 안된다.
그러나, 상기 자기 저항 효과 소자의 가열을 일반적인 가열·냉각 장치에서 행하고자 하면, 상기 자기 저항 효과 소자뿐만 아니라, 그 기판을 포함하는 자기 센서 전체가 가열·냉각되는 것으로 되기 때문에, 상기 자기 센서의 열용량이 큰 것에 기초하여 가열·냉각 시간이 길어져 온도 의존 특성의 측정 중에 지자기가 변화하는 경우가 있어, 그 결과 메모리에 기억되는 온도 의존 특성의 신뢰성이 저하하여 온도 의존 특성의 보상이 정밀도 좋게 이루어질 수 없다는 문제가 있다. 이것에 대하여, 지자기의 영향을 제거한 환경 하에서 상기 온도 의존 특성을 측정하는 것도 생각되지만, 그와 같은 환경을 형성하기 위한 장치(자장 캔슬러)는 매우 비싸서, 그 결과, 자기 센서의 제조 코스트가 증대한다고 하는 문제도 있다.
따라서, 본 발명의 목적중 하나는, 염가로, 단시간 내에서, 또한 정밀도 좋게, 온도 의존 특성의 측정을 행하는 것이 가능한 자기 센서, 및 정밀도 좋게 온도 의존 특성의 보상을 행하는 것이 가능한 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 단일 칩의 자기 센서로서, 상기 자기 센서와 상기 자기 센서의 외부를 접속하는, 예를 들면 Au선 등의 접속 와이어를 이용하지 않고, 상기 자기 센서의 출력 신호를 생성하는 것이 가능한 자기 센서를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 자기 저항 효과 소자의 저항 변화에 기초하는 출력 신호의 생성, 자기 저항 효과 소자의 온도 특성 데이터의 취득, 자기 저항 효과 소자의 프리층의 자화의 초기화, 혹은 자기 저항 효과 소자의 기능 검사를 위한 외부 자계의 부여 등을 행하기 위한 제어 회로부가, 외부의 노이즈의 영향을 받기 어려운 자기 센서를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 자기 저항 효과 소자의 핀드층(pinned layer)의 자화의 고정을 동일 방향으로 용이하고 확실하게 행하기 위해 적합한 구조를 갖는 자기 센서를 제공하는 것에 있다.
<발명의 개시>
본 발명에 따른 자기 센서는, 기판에 대하여 적층된 층의 상면에 형성된 복수의 자기 저항 효과 소자와, 통전에 의해 발열하는 복수의 발열체를 구비하고, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자에 가해지는 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서로서, 상기 복수의 발열체는, 상기 발열체 각각이 상호 대략 동일한 발열량으로 발열했을 때, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되도록 배치 구성된 것을 특징으로 하고 있다. 이 경우, 상기 자기 저항 효과 소자에는, MR 소자, GMR 소자, 및 TMR 소자 등이 포함된다.
이것에 따르면, 기판을 포함하는 자기 센서 전체가 동일 온도로 될 때까지 가열되지 않고, 복수의 자기 저항 효과 소자가 상호 대략 동일한 온도(기판 온도와는 다른 온도)로 되도록 가열되므로, 상기 자기 저항 효과 소자의 가열·냉각에 요하는 시간을 짧게 할 수 있어, 상기 자기 저항 효과 소자의 온도 의존 특성을 동일한 지자기가 가해지고 있는 기간 내에 측정하는 것이 가능하게 된다.
이 경우, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 자계 검출 방향이 동일한 복수의 소자끼리가 상기 층의 상면에서 근접 배치되어 이루어지는 섬 형상의 소자군을 복수개 구성하고, 상기 발열체는, 상기 복수의 소자군 각각의 상방 또는 하방에 하나씩 형성될 수 있다. 이것에 따르면, 발열체는 자기 저항 효과 소자를 주로 가열할 수 있으므로, 가열·냉각에 요하는 시간을 한층 짧게 할 수 있다.
또한, 상기 발열체는, 상기 통전에 의해, 각 발열체의 상방 또는 하방에 형성된 각 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향과 대략 동일한 방향 또는 상기 자계 검출 방향과 대략 직교하는 방향의 자계를 상기 각 자기 저항 효과 소자에 가하는 것이 가능한 코일(가열용 코일)에 의해 형성되는 것이 적합하다. 이 경우, 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향과 대략 동일 방향의 자계는 자기 센서가 정상적으로 자계를 검출하는지의 여부를 판정하기 위한 검사용 자계로서 사용할 수 있고, 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향과 대략 직교하는 방향의 자계는 자기 저항 효과 소자의 자유층의 초기화용 자계 등으로서 사용할 수 있다.
이것에 따르면, 발열체(가열용 코일)와 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향과 대략 동일 방향 또는 대략 직교하는 방향의 자계를 발생하기 위한 코일(검사용 코일, 또는 초기화용 코일)을 겸용할 수 있으므로, 제조 공정의 단축 및 제조용 마스크 수의 삭감 등에 의해, 자기 센서의 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 코일에 통전함으로써, 자기 센서의 온도 의존 특성의 측정과, 상기 자기 센서의 검사의 전부 또는 일부, 혹은 상기 자기 센서의 초기화의 전부 또는 일부를 동일 시기에 행하는 것이 가능해지므로, 제조(검사) 시간을 단축하여 상기 자기 센서의 제조 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 자기 센서는, 기판에 대하여 적층된 층의 상면에 형성된 복수의 자기 저항 효과 소자와, 통전에 의해 발열하는 하나의 발열체를 구비하고, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자에 가해지는 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서로서, 상기 발열체는, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되도록 배치 구성된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해서도, 기판을 포함하는 자기 센서 전체가 동일 온도로 될 때까지 가열되지 않고, 복수의 자기 저항 효과 소자가 상호 대략 동일한 온도(기판 온도와는 다른 온도)로 되도록 가열되므로, 상기 자기 저항 효과 소자의 가열·냉각에 요하는 시간을 짧게 할 수 있고, 상기 자기 저항 효과 소자의 온도 의존 특성을 동일한 지자기가 가해지고 있는 기간 내에 측정하는 것이 가능하게 된다.
이 경우, 상기 발열체 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 발열체로부터 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 임의의 하나의 소자로 전달되는 열량이, 상기 발열체로부터 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 다른 하나의 소자로 전달되는 열량과 대략 동일하게 되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 발열체 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 발열체와 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 임의의 하나의 소자와의 상대 위치 관계가, 상기 발열체와 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 다른 하나의 소자와의 상대 위치 관계와 대략 동일하게 되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 기판에 적층된 층의 상면의 상호 이격한 4 개소에 섬 형상으로 배치됨과 함께, 상호 인접하는 섬의 대략 중심부끼리 직선으로 연결하여 이루어진 사각형의 무게 중심을 중심으로 하여 동일 층의 상면에 평행한 면 내에서 90°만큼 회전되었을 때, 임의의 하나의 섬이 상기 90°의 회전 전에 상기 회전의 방향에서 인접하고 있었던 다른 섬의 위치에 실질적으로 일치하도록 형성되어 이루어지는 것이 적합하다.
또한, 상기 어느 하나의 특징을 구비한 자기 센서는, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되었을 때, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 적어도 어느 하나의 소자의 온도와 일정한 상관을 갖는 온도를 검출 온도로서 출력하는 온도 검출부를 구비하도록 구성할 수 있다.
자기 저항 효과 소자끼리는 발열체의 발열에 의해 대략 동일 온도로 가열되므로, 온도 검출부는 하나의 자기 저항 효과 소자의 온도와 일정한 상관을 갖고 있으면, 실질적으로 모든 동일한 구성의 자기 저항 효과 소자의 온도를 검출할 수 있다. 따라서, 상기 구성에 따르면, 온도 검출부의 개수를 늘릴 필요가 없기 때문에, 자기 센서의 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 이러한 온도 검출부를 갖는 자기 센서로서, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 외부 자계에 따른 출력값을 생성하도록 상기 소자 중 자계 검출 방향이 동일한 소자끼리가 브릿지 회로를 구성하도록 접속되고, 또한 메모리와, 「상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 결정되는 상기 자기 저항 효과 소자의 제1 온도 및 상기 제1 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값인 제1 출력값으로 이루어지는 데이터」와 「상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 결정되는 상기 제1 온도와는 다른 상기 자기 저항 효과 소자의 제2 온도 및 상기 제2 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값인 제2 출력값으로 이루어지는 데이터」에 기초하여 결정되는 값으로, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 차에 대한 상기 제1 출력값과 상기 제2 출력값과의 차의 비에 따른 값을 상기 메모리에 기입하는 온도 의존 특성 기입 수단을 구비하는 것이 적합하다.
복수의 자기 저항 효과 소자가 브릿지 회로(풀 브릿지 회로)를 구성하도록 접속된 자기 센서의 온도 의존 특성은, 그 출력이 자기 저항 효과 소자의 온도 변화에 대하여 비례적으로 변화하게 된다. 따라서, 상기 「비」(즉, 자기 저항 효과 소자의 온도 변화에 대한 자기 센서의 출력값 변화)에 따른 값(상기 비 그 자체라도 되고, 상기 비의 역수 등이라도 된다)를 메모리에 기억시켜 두면, 예를 들면 상기 자기 센서가 다른 전자 기기에 탑재된 후, 상기 전자 기기는 상기 「비」에 따른 값을 상기 메모리로부터 판독함으로써, 탑재한 자기 센서의 온도 의존 특성에 대한 데이터를 얻을 수 있기 때문에, 상기 데이터를 이용하여 상기 자기 센서의 온도 의존 특성의 보상을 행하는 것이 가능하게 된다.
환언하면, 상기 「비」에 따른 값을 각 자기 센서의 메모리에 기억시켜 두는 것만으로, 각 자기 센서의 온도 의존 특성에 대한 데이터를 상기 각 자기 센서에 보유시켜 둘 수 있다. 따라서, 제1 온도, 제1 출력값, 제2 온도, 및 제2 출력값을 메모리에 저장하는 경우에 비교하여, 자기 센서의 온도 의존 특성에 대한 데이터를 저장하는 메모리의 용량을 작게 할 수 있어, 자기 센서의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 외부 자계에 따라서 저항값이 변화하는 자기 저항 효과 소자, 제1 메모리, 상기 자기 저항 효과 소자의 온도와 일정한 상관을 갖는 온도를 검출 온도로서 출력하는 온도 검출부, 및 통전에 의해 발열하는 발열체를 포함하여 이루어지고, 상기 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서와, 영구 자석 부품과, 케이스와, 제2 메모리를 구비하고, 상기 케이스 내에 상기 자기 센서, 상기 영구 자석 부품, 및 상기 제2 메모리를 수용한 전자 기기에 적용되는 상기 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법으로서, 상기 자기 센서를 상기 케이스 내에 수용하기 전에, 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자의 온도를 제1 온도로서 취득함과 함께, 상기 제1 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값을 제1 출력값으로서 취득하고, 상기 발열체의 통전 상태를 변화한 후에 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자의 온도를 제2 온도로서 취득함과 함께, 상기 제2 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값을 제2 출력값으로서 취득하고, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 온도 차에 대한 상기 제1 출력값과 상기 제2 출력값의 차의 비에 따른 값을 상기 제1 메모리에 저장하고, 상기 자기 센서를 상기 케이스 내에 상기 영구 자석 부품과 함께 수용한 후에 상기 자기 센서의 출력값의 오프셋값 및 상기 온도 검출부의 검출 온도를 상기 제2 메모리에 기준 데이터로서 저장하고, 그 후 상기 제1 메모리 내에 저장되어 있는 비에 따른 값과, 상기 제2 메모리 내에 저장되어 있는 기준 데이터와, 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여, 상기 자기 센서의 출력값을 보정하는 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법이 제공된다.
이것에 따르면, 자기 센서 단체의 단계에서, 상기 자기 센서의 온도 의존 특성을 나타내는 데이터인 상기 「비」에 따른 값이 제1 메모리에 저장된다. 그리고, 자기 센서가 영구 자석 부품 및 제2 메모리와 동시에 케이스에 수용된 후, 상기 자기 센서의 출력값의 오프셋값과 그 오프셋값을 취득하였을 때에 온도 검출부에 의해 검출된 온도가 제2 메모리에 저장되고, 그 후는 상기 온도 검출부가 검출하는 실제의 온도와 상기 제2 메모리에 저장되어 있는 온도와의 차, 상기 제1 메모리에 저장되어 있는 「비」에 따른 값, 및 상기 제2 메모리에 저장되어 있는 오프셋값에 기초하여 실제의 자기 센서의 출력값이 보정된다.
이러한 방법에 대하여, 구체예를 이용하여 설명하면, 온도 검출부가 검출하는 실제의 온도와 제2 메모리에 저장되어 있는 온도와의 차에 제1 메모리에 저장되어 있는 「비」를 곱함으로써 자기 센서의 온도 변화에 수반하는 오프셋값의 변화량이 구해지고, 이것에 제2 메모리에 저장되어 있는 오프셋값을 가하는 것으로, 온도 변화 후의 오프셋값이 구해지고, 자기 센서의 실제의 출력값과 이 온도 변화 후의 오프셋값과의 차가 검출할 외부 자계에 따른 값으로서 사용된다.
이와 같이, 본 발명의 온도 의존 특성 보상 방법에 따르면, 상기 「비」에 따른 값은 자기 센서가 단체의 상태에 있을 때에 측정되어 제1 메모리에 기억되므로, 자기 센서 자체에 상기 자기 센서의 온도 의존 특성을 나타내는 데이터를 보유시킬 수 있다. 또한, 자기 센서가 전자 기기의 케이스에 영구 자석 부품과 동시에 실장된 후에 오프셋값과 온도 검출부의 검출 온도가 제2 메모리에 기억되므로, 제1 메모리에 자기 센서 자체의 오프셋값과 상기 오프셋값이 얻어졌을 때의 온도 검출부의 검출 온도를 기억해 둘 필요가 없어, 제1 메모리의 기억 용량을 저감하여 자기 센서의 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 자기 저항 효과 소자의 개체차(저항값의 변동)에 기초하는 자기 센서 단체의 오프셋(기준 어긋남)과, 영구 자석 부품으로부터의 누설 자계에 기초하는 오프셋(기준 어긋남)에 기초하는 자기 센서의 오프셋값이 케이스에 실장된 후에 일시에 얻어지기 때문에, 오프셋값의 취득을 두번에 걸쳐서 행할 필요가 없다. 이와 같이, 상기 발명에 따르면, 자기 센서의 온도 의존 특성을 간소한 방법으로 보상할 수 있다.
본 발명에 의해 제공되는 자기 센서의 다른 양태는, 단일의 기판, 복수의 자기 저항 효과 소자, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자를 접속하는 배선부, 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하는 물리량을 상기 배선부를 통하여 취득함과 함께 상기 물리량을 처리함으로써 외부에 출력하는 출력 신호를 생성하는 제어 회로부를 포함하여 이루어진 자기 센서로서, 상기 기판 위에 적층된 복수의 층을 포함하고, 상기 자기 저항 효과 소자는 상기 복수의 층 중 하나의 층의 상면에 형성되고, 상기 배선부 및 상기 제어 회로부는 상기 기판 및 상기 복수의 층 내에 형성되고, 상기 자기 저항 효과 소자와 상기 배선부와 상기 제어 회로부는 상기 복수의 층 내에서 동일 층의 층면에 교차하는 방향으로 신장하는 도전성 물질로 이루어지는 접속부에 의해 상호 접속된 자기 센서이다.
이것에 따르면, 상기 자기 저항 효과 소자와 상기 배선부와 상기 제어 회로부가 상기 복수의 층 내에서 동층의 층면에 교차하는 방향으로 신장하는 도전성 물질로 이루어지는 접속부에 의해 상호 교착하지 않고 접속되므로, 자기 저항 효과 소자를 구비한 칩과 제어 회로부 등을 구비한 칩을 별개의 칩으로 한 경우에 이들의 사이에 필요해지는 접속 와이어를 이용하지 않고, 상기 자기 센서의 출력 신호를 생성하는 것이 가능한 단일 칩의 자기 센서가 제공된다.
본 발명에 의해 제공되는 자기 센서의 다른 양태는, 기판, 상기 기판의 상부에 배치되는 복수의 자기 저항 효과 소자, 상기 기판의 상부에 배치됨과 함께 상기 복수의 자기 저항 효과 소자를 접속하는 배선부, 및 상기 기판의 상부에 배치됨과 함께 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하는 물리량을 상기 배선부를 통하여 취득하여 상기 물리량을 처리함으로써 외부에 출력하는 출력 신호를 생성하는 제어 회로부를 포함하여 이루어진 자기 센서에서, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는 평면에서 보아 상기 기판의 주변부에 배치되고, 상기 배선부는 평면에서 보아 실질적으로 폐곡선을 형성하도록 배치되고, 상기 제어 회로부는 평면에서 보아 상기 폐곡선의 내측에 실질적으로 배치된 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 자기 저항 효과 소자의 저항 변화에 기초하는 출력 신호의 생성, 혹은 자기 저항 효과 소자의 온도 특성 데이터의 취득 등을 행하기 위한 제어 회로부가, 평면에서 보아 기판의 중앙부에 컴팩트하게 배치될 수 있다. 따라서, 제어 회로부의 배선 길이가 짧아지기 때문에, 상기 배선에 외부의 노이즈가 중첩되기 어렵다. 그 결과, 외부 노이즈의 영향을 받기 어려워, 신뢰성이 높은 자기 센서가 제공된다.
본 발명에 의해 제공되는 자기 센서의 다른 양태는, 단일의 기판, 및 핀드층의 자화의 방향이 상호 동일한 한쌍의 자기 저항 효과 소자로 이루어지는 소자군을 복수개 포함하여 이루어진 자기 센서에서, 상기 복수의 소자군 각각은, 상기 핀드층의 자화의 방향이 평면에서 보아 상기 기판의 무게 중심(중앙)으로부터의 거리가 커지는 방향과 실질적으로 평행하게 되도록, 또한, 상기 한쌍의 자기 저항 효과 소자가 같은 방향에 있어서 인접하도록, 상기 기판의 상부에 배치된 것을 특징으로 하고 있다.
핀드층의 자화의 방향을 고정할 때, 방향 및 크기가 안정된 자계를 자기 저항 효과 소자에 계속 공급할 필요가 있다. 이 때, 동일 자력선 상의 근접한 두 점에서는, 자계는 대략 동일 방향에서 대략 동일한 크기를 나타낸다. 또한, 자기 센서에서는, 상기 자기 센서의 온도 특성 등의 향상을 목적으로 하여, 핀드층의 자화의 방향이 상호 동일한(즉, 자계 검출 방향이 상호 동일한) 한쌍의 자기 저항 효과 소자로 이루어지는 소자군을 복수개 설치하고, 이들의 자기 저항 효과 소자를 브릿지 접속하는 경우가 많다.
따라서, 상기 구성과 같이, 상기 핀드층의 자화의 방향이 평면에서 보아 상기 기판의 무게 중심(중앙)으로부터의 거리가 커지는 방향과 실질적으로 평행하게 되도록, 또한 상기 한쌍의 자기 저항 효과 소자가 같은 방향에서 인접하도록, 상기 기판의 상부에 배치되는 자기 센서이면, 기판의 무게 중심(중앙)으로부터 주변을 향하는 자계를 부여함으로써, 동일 방향에서 동일한 크기를 갖는 자계에 의해 자기 저항 효과 소자의 핀드층의 자화의 고정을 행할 수 있다. 그 결과, 핀드층의 자화의 방향을 동일 방향으로 용이하고 확실하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자기 센서의 개략 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 자기 센서의 전기 결선 상태를 나타낸 상기 자기 센서의 부분 개략 평면도.
도 3은 도 1에 도시한 자기 센서를 구성하는 각 층의 면과 직교하는 소정의 면에서 상기 자기 센서를 절단한 부분 개략 단면도.
도 4는 도 1에 도시한 GMR 소자의 외부 자계에 대한 저항값의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 자기 센서의 개략 평면도.
도 6은 도 1에 도시한 자기 센서의 부분 확대 평면도.
도 7은 도 1에 도시한 자기 센서를 구성하는 X축 자기 센서의 등가 회로도.
도 8은 도 1에 도시한 자기 센서를 구성하는 X축 자기 센서의 외부 자계에 대한 출력 전압(출력 신호)의 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 도 1에 도시한 자기 센서가 탑재되는 휴대 전화기의 정면도.
도 10은 도 1에 도시한 자기 센서를 구성하는 X축 자기 센서의 온도 의존 특성을 나타내는 그래프.
도 11은, 도 1에 도시한 자기 센서를 구성하는 Y축 자기 센서의 온도 의존 특성을 나타내는 그래프.
도 12는 도 1에 도시한 자기 센서의 가열용 코일에 통전한 경우의 등온선을 나타낸 상기 자기 센서의 개략 평면도.
도 13은 도 1에 도시한 자기 센서의 가열용 코일로 통전을 행한 후의 시간 경과와 GMR 소자의 온도 변화의 관계를 나타낸 그래프.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 자기 센서의 개략 평면도.
도 15는 도 14의 1-1선을 따른 평면에서 자기 센서를 절단한 부분 단면도.
도 16은 도 14에 도시한 자기 센서의 가열용 코일에 통전한 경우의 등온선을 나타낸 상기 자기 센서의 개략 평면도.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 따른 자기 센서의 가열용 코일에 통전한 경우의 등온선을 나타낸 상기 자기 센서의 개략 평면도.
도 18은 본 발명에 따른 자기 센서의 다른 변형예의 개략 단면도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명에 따른 자기 센서의 각 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 순서대로 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태에 따른 자기 센서(10)의 개략 평면도, 도 2는 상기 자기 센서(10)의 전기 결선 상태를 나타낸 상기 자기 센서(10)의 부분 개략 평면도, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 자기 센서(10)를 구성하는 후술하는 각 층의 면과 직교하는 소정의 면에서 상기 자기 센서(10)를 절단한 부분 개략 단면도이다.
이 자기 센서(10)는, 상호 직교하는 X축 및 Y축을 따른 변을 갖는 대략 정방 형상(또는 장방형)이고, X축 및 Y축에 직교하는 Z축 방향으로 작은 두께를 갖는 Si3N4/Si, SiO2/Si, 또는 석영 글래스 등으로부터 형성된 기판(10a)과, 이 기판(10a) 위에 적층된 평면에서 보아 상기 기판(10a)과 동일 형상의 층 INS1 및 층 S1∼S3과, 층 S3의 층 상(상면)에 형성된 합계 8개의 자기 저항 효과 소자인 GMR 소자(11∼18)와, 최상면에 형성된 패시베이션막 PL을 포함하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 자기 센서(10)는, GMR 소자(11∼14) 및 GMR 소자(15∼18)를 각각 브릿지 결선하여 2개의 풀 브릿지 회로를 구성하기 위한 브릿지 배선부(접속 도선부)(19)와, GMR 소자(11∼18)를 가열하기 위한 발열체로서의 가열용 코일(21∼24)과, 제어 회로부(LSI)(31)와, 온도 검출부(32)와, 검사용 코일(33a∼33d)과, Au선을 상면에 본딩하여 상기 자기 센서(10)를 상기 Au선을 통하여 외부 기기와 접속하기 위한 패드(34a∼34h)를 구비하고 있다.
GMR 소자(11)는, 제1 X축 GMR 소자(11)라고 칭하고, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10a)의 Y축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 X축 마이너스 방향 단부 근방에 형성되어 있다. GMR 소자(12)는, 제2 X축 GMR 소자(12)라고 칭하고, 기판(10a)의 Y축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 X축 마이너스 방향 단부 근방에서 제1 X축 GMR 소자(11)보다도 약간 X축 플러스 방향의 위치에 상기 제1 X축 GMR 소자(11)에 근접하여 배치(근접 배치)되어 있다.
GMR 소자(13)는, 제3 X축 GMR 소자(13)라고 칭하며, 기판(10a)의 Y축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 X축 플러스 방향 단부 근방에 형성되어 있다. GMR 소자(14)는, 제4 X축 GMR 소자(14)라고 칭하며, 기판(10a)의 Y축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 X축 플러스 방향 단부 근방에서 제3 X축 GMR 소자(13)보다도 약간 X축 마이너스 방향의 위치에 상기 제3 X축 GMR 소자(13)에 근접하여 배치(근접 배치)되어 있다.
GMR 소자(15)는, 제1 Y축 GMR 소자(15)라고 칭하며, 기판(10a)의 X축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이며 Y축 플러스 방향 단부 근방에 형성되어 있다. GMR 소자(16)는, 제2 Y축 GMR 소자(16)라고 칭하며, 기판(10a)의 X축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 Y축 플러스 방향 단부 근방에서 제1 Y축 GMR 소자(15)보다도 약간 Y축 마이너스 방향의 위치에 상기 제1 Y축 GMR 소자(15)에 근접하여 배치(근접 배치)되어 있다.
GMR 소자(17)는, 제3 Y축 GMR 소자(17)라고 칭하며, 기판(10a)의 X축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 Y축 마이너스 방향 단부 근방에 형성되어 있다. GMR 소자(18)는, 제4 Y축 GMR 소자(18)라고 칭하며, 기판(10a)의 X축 방향을 따른 변의 대략 중앙부이고 Y축 마이너스 방향 단부 근방에서 제3 Y축 GMR 소자(17)보다도 약간 Y축 플러스 방향의 위치에 상기 제3 Y축 GMR 소자(17)에 근접하여 배치(근접 배치)되어 있다.
GMR 소자(11∼18) 각각을 구성하는 스핀 밸브막은, 상기 기판(10a) 상의 층 S3의 상면 위에 순서대로 적층(형성)된 프리층(자유층), 도전성의 스페이서층, 핀층(고정 자화층), 및 캡핑층을 포함하여 구성되어 있다. 프리층은, 그 자화의 방향이 외부 자계의 변화에 따라서 용이하게 변화하도록 되어 있다. 핀층은, 피닝층(pinning layer)과 핀드층을 포함하며, 핀드층의 자화의 방향은 피닝층에 의해 고정되며, 상기 자화의 방향은 특수한 경우를 제외하여 외부 자계에 대하여 변화하지 않도록 되어 있다.
이에 의해, GMR 소자(11∼18) 각각은, 핀드층의 자화의 방향과 프리층의 자화의 방향이 이루는 각도에 따른 저항값을 나타내게 되어 있다. 즉, GMR 소자(11∼18) 각각은, 도 4의 그래프에 실선으로 나타낸 바와 같이, 핀드층의 자화의 방향을 따라 변화하는 외부 자계에 대하여, -Hc∼+Hc의 범위에서, 상기 외부 자계에 대략 비례하여 변화하는 저항값을 나타냄과 함께, 도 4의 그래프에 파선으로 나타낸 바와 같이, 핀드층의 자화의 방향과 직교하는 방향을 따라 변화하는 외부 자계에 대해서는 대략 일정한 저항값을 나타낸다. 환언하면, GMR 소자(11∼18) 각각은, 핀드층의 자화의 방향을 그 자계 검출 방향으로 하게 되어 있다.
GMR 소자(11) 및 GMR 소자(12)의 각 핀드층의 핀된 자화의 방향은 X축 마이너스 방향으로 되어 있다. 즉, 제1 X축 GMR 소자(11) 및 제2 X축 GMR 소자(12)는, 동일 방향(이 경우, X축 방향)의 자계의 크기를 검출하기 위한(즉, 자계 검출 방향이 상호 동일함) 복수의 자기 저항 효과 소자끼리가 상기 기판(10a)에 대하여 적층된 층 S3의 상면에서 섬 형상에 근접 배치되어 이루어지는 하나의 소자군 Gr1을 형성하고 있다.
GMR 소자(13) 및 GMR 소자(14)의 각 핀드층의 핀된 자화의 방향은 X축 플러스 방향으로 되어 있다. 즉, 제3 X축 GMR 소자(13) 및 제4 X축 GMR 소자(14)는, 동일 방향(이 경우, X축 방향)의 자계의 크기를 검출하기 위한 복수의 자기 저항 효과 소자끼리가 상기 기판(10a)에 대하여 적층된 층 S3의 상면에서 섬 형상으로 근접 배치되어 이루어지는 다른 하나의 소자군 Gr2를 형성하고 있다.
GMR 소자(15) 및 GMR 소자(16)의 핀드층의 핀된 자화의 방향은 Y축 플러스 방향으로 되어 있다. 즉, 제1 Y축 GMR 소자(15) 및 제2 Y축 GMR 소자(16)는, 동일 방향(이 경우, Y축 방향)의 자계의 크기를 검출하기 위한 복수의 자기 저항 효과 소자끼리가 상기 기판(10a)에 대하여 적층된 층 S3의 상면에서 섬 형상에 근접 배치되어 이루어지는 다른 하나의 소자군 Gr3을 형성하고 있다.
GMR 소자(17) 및 GMR 소자(18)의 핀드층의 핀된 자화의 방향은 Y축 마이너스 방향으로 되어 있다. 즉, 제3 Y축 GMR 소자(17) 및 제4 Y축 GMR 소자(18)는, 동일 방향(이 경우, Y축 방향)의 자계의 크기를 검출하기 위한 복수의 자기 저항 효과 소자끼리가 상기 기판(10a)에 대하여 적층된 층 S3의 층 위에 있어서 섬 형상에 근접 배치되어 이루어지는 다른 하나의 소자군 Gr4를 형성하고 있다.
이와 같이, GMR 소자(11∼18)는, 상호 자계 검출 방향이 동일한 자기 저항 효과 소자끼리가 2개씩 통합되어 상호 근접 배치되어 이루어지는 4개의 소자군(섬) Gr1∼Gr4을 형성하고 있다. 이들의 소자군 Gr1∼Gr4V, 평면에서 보아 X축 또는 Y축을 따른 변을 갖는 정방형(평면에서 보아 브릿지 배선부(19)가 이루는 정방형)의 각 변의 대략 중앙부 외측에 배치되고, 임의의 소자군의 위치는, 상기 정방형의 무게 중심(상기 정방형의 중심, 즉, 상기 정방형의 대각선의 교점)을 중심으로 하여 90° 회전하면 이 회전 전에 인접하고 있었던 다른 소자군의 위치에 일치하도록 형성되어 있다. 환언하면, 상기 복수의 GMR 소자(11∼18)는, 상기 기판(10a)에 적층된 층 S3의 상면의 상호 이격한 4 개소에 섬 형상으로 배치됨과 함께, 상호 인접하는 섬의 대략 중심부끼리 직선으로 연결하여 이루어진 사각형의 무게 중심 GP를 중심으로 하여 층 S3의 상면에 평행한 면 내에서 90°만큼 회전되었을 때, 임의의 하나의 섬이 상기 90°의 회전 전에 상기 회전의 방향에서 인접하고 있었던 다른 섬의 위치에 실질적으로 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 예를 들면 소자군 Gr2와 Gr3의 대략 중심부끼리 연결한 직선, 소자군 Gr3과 Gr1의 대략 중심부끼리 연결한 직선, 소자군 Gr1과 Gr4의 대략 중심부끼리 연결한 직선, 및 소자군 Gr4과 Gr2의 대략 중심부끼리 연결한 직선이라고 하는, 4개의 직선(선분)을 얻어, 이들의 선분에 의해 얻어지는 사각형의 무게 중심을 중심으로 하여 90° 회전하면, 예를 들면 소자군 Gr2이 소자군 Gr3의 위치에, 소자군 Gr3이 소자군 Gr1의 위치라고 하는 바와 같이, 각 소자군이 회전 전에 인접하고 있었던 소자군의 위치에 일치한다.
또한, 도 1∼도 3에 도시한 예에서는, 하나의 섬(하나의 소자군)을 구성하는 2개의 GMR 소자는, 기판(10a)의 중앙(무게 중심, 이 무게 중심은 상기 무게 중심 GP에 일치함)으로부터 기판(10a)의 1변(주변)을 향하는 방향으로 인접하도록 배치되어 있다. 즉, 자계 검출 방향이 상호 동일한 한쌍의 자기 저항 효과 소자로 이루어지는 복수의 소자군 Gr1∼Gr4 각각은, 그 자기 저항 효과 소자의 핀드층의 자화의 방향이 평면에서 보아 기판(10a)의 무게 중심으로부터의 거리가 커지는 방향과 실질적으로 평행하게 되도록, 또한 상기 한쌍의 자기 저항 효과 소자가 같은 방향에서 인접하도록, 상기 기판(10a)의 상부에 배치되어 있다. 그러나, 도 5에 도시한 바와 같이, 한쌍의 자기 저항 효과 소자는, 상기 기판(10a)의 1변에 따르는 방향에 인접하도록 배치되더라도 좋다. 단, 전자의 배치에 따르면, 후자의 배치에 비하여, GMR 소자가 기판(10a)의 (정방형의) 각 변의 중심에 의해 근접하기 때문에, 소자 간의 특성이 균일하게 되기 쉽다. 또한, 전자는 후자에 비하여, 한쌍의 자기 저항 효과 소자에 동일한 방향으로 동일한 크기를 갖는 자계를 부여하기 쉽다.
GMR 소자(11∼14)는, GMR 소자(11, 12)의 근방의 확대 평면도인 도 6에 예시한 바와 같이, 브릿지 배선부(19)의 각 배선과 접속되고, 이 브릿지 배선부(19)를 통하여 등가 회로도인 도 7에 도시한 바와 같이 브릿지 회로를 구성하고(풀 브릿지 접속되어 있고), X축 방향을 자계 검출 방향으로 하는 X축 자기 센서를 구성하고 있다. 또, 도 7에서, 각 GMR 소자(11∼14) 중에 붙인 화살표는 상기 GMR 소자(11∼14)의 핀드층의 자화의 방향을 나타내고 있다.
보다 구체적으로 진술하면, X축 자기 센서는, 제1 X축 GMR 소자(11)와 제4 X축 GMR 소자(14)와의 결합점 Va와, 제3 X축 GMR 소자(13)와 제2 X축 GMR 소자(12)와의 결합점 Vb 사이에 일정한 전위차가 부여되고, 제1 X축 GMR 소자(11)와 제3 X축 GMR 소자(13)와의 결합점 Vc과, 제2 X축 GMR 소자(12)와 제4 X축 GMR 소자(14)와의 결합점 Vd 사이의 전위차(Vc-Vd)가 센서 출력값 Vxout로서 추출되게 되어 있다. 이 결과, X축 자기 센서의 출력 전압(전압으로 표시되는 물리량)은, 도 8의 실선으로 나타낸 바와 같이, X축을 따라 크기가 변화하는 외부 자계에 대하여, -Hc∼+Hc의 범위에서, 상기 외부 자계의 크기에 대략 비례하여 변화하며, 이 도 8의 파선으로 나타낸 바와 같이, Y축을 따라 크기가 변화하는 외부 자계에 대해서는 대략 「0」의 일정값으로 된다.
GMR 소자(15∼18)는, GMR 소자(11∼14)와 마찬가지로 브릿지 배선부(19)의 각 배선과 접속되어 브릿지 회로를 구성하고(풀 브릿지 접속되어 있고), Y축 방향을 자계 검출 방향으로 하는 Y축 자기 센서를 구성하고 있다. 즉, 이 Y축 자기 센서는, Y축을 따라 크기가 변화하는 외부 자계에 대하여, -Hc∼+Hc의 범위에서, 상기 외부 자계의 크기에 대략 비례하여 변화하는 출력 전압(전압으로 표시되는 물리량) Vyout을 나타냄과 함께, X축을 따라 크기가 변화하는 외부 자계에 대해서는 대략「0」의 출력 전압을 나타내게 되고 있다.
브릿지 배선부(19)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 평면에서 보아 GMR 소자(11∼18)의 내측에서 X축 및 Y축을 따른 변을 갖는 대략 정방형의 외주부에 형성되어, 실질적으로 폐곡선(직선부를 포함함)을 구성하고 있다. 이 브릿지 배선부(19)는, 후에 상술한 바와 같이, GMR 소자(11∼18)보다도 하방의 층 S3 내에 형성되어 있다.
가열용 코일(21∼24)은, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 소자군 Gr1∼Gr4의 바로 아래(Z축 마이너스 방향측)에서, 배선층으로서 기능하는 층 S3 내에 각각 매설되어 있다. 가열용 코일(21∼24)은, 상호 대략 동일한 형상을 가짐과 함께, 각 대응하는 소자군 Gr1∼Gr4과의 상대 위치 관계도 상호 대략 동일하다. 따라서, 이하에 있어서는 가열용 코일(21)에 주목하여 상술한다.
가열용 코일(21)은, 예를 들면 박막의 알루미늄으로 이루어지고, 통전에 의해 발열하여 제1, 제2 GMR 소자(11, 12)(소자군 Gr1)를 가열하는 발열체로서, 소자군 Gr1의 바로 아래 부분에 존재하는 바와 같이(소자군 Gr1에 근접하여 배치되는 바와 같이), 자기 저항 효과 소자(11, 12)의 하면과 대향하여 층 S3 내에 형성되어 있다. 즉, 가열용 코일(21)은, 도 3에서 알 수 있듯이, 기판(10a)에 순서대로 적층된 절연층 INS1과 배선층으로서 기능하는 층 S1∼S3 중, GMR 소자(11∼18)가 그 상면에 형성된 층 S3(배선층으로서 기능하는 층 S1∼S3 중의 최상층 S3) 내에 매설·형성되어 있다. 여기서, 배선층으로서 기능하는 층이란, 후술하는 바와 같이, 배선, 배선 간의 층간 절연막, 및 배선간을 접속하는 컨택트홀(비아홀을 포함함)을 가리킨다.
또한, 가열용 코일(21)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 소위 더블 스파이럴 코일로서, 그 평면에서 보아 외형은 대략 직사각형이고, 이 직사각형의 Y축 방향 길이는 자기 저항 효과 소자(11(12))의 길이 방향 길이의 약 2배이고, X축 방향 길이는 자기 저항 효과 소자(11(12))의 폭 방향(길이 방향에 직교하는 방향) 길이의 약 5배 정도이고, 한쌍의 스파이럴을 형성하는 도선(즉, 소용돌이 중심 P1을 갖는 제1 도선(21-1), 및 소용돌이 중심 P2를 갖는 제2 도선(21-2))으로 이루어져 있다.
또한, 제1, 제2 X축 GMR 소자(11, 12)는, 평면에서 보아 한쌍의 소용돌이 중심 P1, P2의 사이에 배치되어 있다. 또한, 상기 평면에서 보아 제1, 제2 X축 GMR 소자(11, 12)와 중첩되는 개소(즉, 제1, 제2 X축 GMR 소자(11, 12)의 바로 아래를 통과하는 개소)의 제1 도선(21-1) 및 제2 도선(21-2)의 부분은, 상호 평행한 X축 방향을 따른 직선 형상으로 되어 있다. 이 직선 형상 부분의 각 도선에는 동일 방향의 전류가 흘러, 제1, 제2 X축 GMR 소자(11, 12)에 대하여 Y축 방향의 자계를 발생하도록 되어 있다. 즉, 가열용 코일(21)은, 제1, 제2 X축 GMR 소자(11, 12)의 길이 방향의 방향이고, 외부 자계가 가해지고 있지 않은 경우의 프리층의 설계 상의 자화의 방향(핀드층의 고정된 자화의 방향에 직교하는 방향)의 자계를 발생하도록 되어 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 자기 센서(10)는, GMR 소자(프리층과 핀층을 포함하는 자기 저항 효과 소자)를 포함하여 이루어진 자기 센서로서, 외부 자계가 가해지지 않는 상태에서의 프리층의 자화의 방향을 안정화시키기 위해(초기화하기 위해) 상기 프리층의 하방에(상기 프리층에 근접하여) 설치되고, 또한 소정 조건 하(예를 들면, 자기 검출 개시 전 등)에서의 통전에 의해 상기 프리층에 소정의 방향(핀드층의 핀된 자화의 방향과 직교하는 방향)의 자계(초기화용 자계)를 발생시킬 수 있는 가열용 코일(21∼24)을 구비한 자기 센서이고, 또한, 가열용 코일(21∼24)은, 소정 조건 하에서의 소정 패턴의 통전에 의해 각각의 바로 윗쪽에 있는 GMR 소자(군)를 가열하도록 구성된 자기 센서이다.
제어 회로부(31)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 평면에서 보아 브릿지 배선부(19)의 내측(평면에서 보아 배선부(19)가 이루는 실질적인 폐곡선의 내측, 즉, 기판(10a)의 중앙부)에서, X축 및 Y축을 따른 변을 갖는 대략 정방형상을 이루도록 형성되어 있다. 이 제어 회로부(31)는, 도 3에 도시한 바와 같이, GMR 소자(11∼18)보다도 하방의 층 INS1 및 층 S1∼S3 내에 형성되어 있다. 제어 회로부(31)는, AD 변환부(ADC), 한번만 데이터의 기입이 가능하고 항상 판독이 가능한 라이트원스형의 메모리(편의 상 「제1 메모리」라고도 칭함), 및 아날로그 회로부를 포함하는 LSI이다. 제어 회로부(31)는, X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서의 출력값(저항값에 기초하는 전압으로서의 물리층)의 취득 및 AD 변환 등의 처리에 의한 출력 신호의 생성, 가열용 코일(21∼24)에의 통전, 온도 검출부(32)의 검출 온도의 취득, 온도 보상 데이터의 취득, 및 상기 데이터의 제1 메모리에의 저장(기입) 등의 기능을 달성하도록 되어 있다.
이와 같이, 기판(10a)의 중앙부에 제어 회로부(31)를 배치함으로써, 제어 회로부(31)의 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 회로의 저항이 작고, 또한 회로 자체가 소형화되므로, 노이즈의 영향을 받기 어렵고, 또한 회로에 포함되는 저항의 변동(제품 간 변동)을 작게 할 수 있다.
또한, 상기 라이트원스형의 메모리로서는, 퓨즈 절단 타입의 24 비트 메모리를 채용할 수 있다. 단, 이러한 메모리 대신에, EEPROM 및 플래시 메모리 등, 데이터의 기입이 가능하고, 또한, 전력 공급 차단 시에 있어서도 데이터의 유지가 가능한 메모리(불휘발성 메모리)를 채용할 수도 있다.
온도 검출부(32)는, 내장된 트랜지스터의 온도 특성에 기초하여 온도를 검출하는 주지의 밴드 갭 레퍼런스 회로에 의해 구성되어 있고, 평면에서 보아 브릿지 배선부(19)의 내측이고, 제어 회로부(31)의 각 부에 형성되어 있다. 온도 검출부(32)는, GMR 소자(11∼16)보다도, GMR 소자(17, 18)(소자군 Gr4)에 근접한 위치에서 배선층 S1 내에 형성되며, GMR 소자(18)(소자군 Gr4)의 온도와 항상 일정한 상관이 있는 온도(검출 온도)를 출력하도록 되어 있다. 후술하는 바와 같이, 자기 저항 효과 소자(11∼18)는, 동일한 온도가 되도록 가열되므로, 자기 저항 효과 소자(18)의 온도를 검출함으로써, 다른 자기 저항 효과 소자(11∼17)의 온도도 알 수 있다.
이와 같이, 온도 검출부(32)를 소자군 Gr4의 근방이고 또한 브릿지 배선부(19)의 내측에 배치함으로써, 온도 검출부(32)는 GMR 소자(18)의 온도를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 또한, 온도 검출부(32)는, 브릿지 배선부(19)를 걸치지 않고 제어 회로부(31)에 접속되므로, 온도 검출부(32)와 제어 회로부(31) 간의 배선 길이를 짧게 할 수 있다.
검사용 코일(33a∼33d)는, 도 3에 검사용 코일(33a)을 예시한 바와 같이, 소자군 Gr1∼Gr4의 각각의 바로 아래에, 배선층 S1 내에 형성되어 있다. 검사용 코일(33a∼33d)은, 통전에 의해 바로 윗쪽에 위치하는 각 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향의 자계(핀드층의 자화의 방향의 자계)를, 상기 각 자기 저항 효과 소자에 가하게 되어 있다.
여기서, 자기 센서(10)의 층 구조에 대하여 설명을 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(10a)의 상부는 소자 분리 영역(10a1)과, 그 이외의 활성화 영역(10a2)으로 구분되어 있다. 소자 분리 영역(10a1)은, LOCOS법 또는 STI법에 의해 필드 절연막 ins로서 기판(10a)의 상면에 형성되어 있다. LOCOS법은, 열 산화막에 의해 소자와 소자를 절연 분리하는 주지의 기술이다. STI법은 쉘로우 트렌치 소자 분리라고 불리고, 얕은 홈에 산화막을 매립함으로써 소자와 소자를 절연 분리하는 주지의 기술이다.
기판(10a)의 바로 윗쪽 및 절연층 ins의 상면에는 절연층 INS1이 형성되어 있다. 절연층 INS1 내에 소자 활성화 영역(10a2)에는, 예를 들면 트랜지스터 Tr 등의 회로 소자가 형성되어 있다. 절연층 INS1 내에 소자 분리 영역(10a1)에는, 저항 R, 퓨즈, 및 캐패시터 등의 소자가 형성되어 있다. 또한, 절연층 INS1 내에는, 상기 트랜지스터 Tr 등의 회로 소자와 위의 층 S1에 형성된 배선 등과의 전기적 접속을 행하기 위한 복수의 컨택트홀 C1(접속부, 세로 방향 접속부)이 층 S1∼S3의 층면과 직교하도록(층 S1∼S3의 층면과 교차하도록) 형성되어 있다. 컨택트홀 C1 내에는 도전성 물질이 충전되어 있다.
절연층 INS1 위에는, 배선층으로서 기능하는 층 S1이 형성되어 있다. 층 S1는, 도전막으로 이루어진 배선 W1, 검사용 코일(33a∼33d), 층간 절연막 IL1, 및 온도 검출부(32) 등으로 이루어져 있다. 또한, 층간 절연막 IL1에는 위의 층 S2에 형성된 배선 등과의 전기적 접속을 행하기 위한 복수의 비아홀 V1(접속부, 세로 방향 접속부)가 층 S1∼S3의 층면과 직교하도록(층 S1∼S3의 층면과 교차하도록) 형성되어 있다. 비아홀 V1 내에는 도전성 물질이 충전되어 있다.
마찬가지로, 층 S1 위에는, 배선층으로서 기능하는 층 S2가 형성되어 있다. 층 S2는, 도전막으로 이루어지는 배선 W2와, 층간 절연막 IL2로 이루어져 있다. 또한, 층간 절연막 IL2에는 위의 층 S3에 형성된 배선 등과의 전기적 접속을 행하기 위한 복수의 비아홀 V2(접속부, 세로 방향 접속부)가 층 S1∼S3의 층면과 직교하도록(층 S1∼S3의 층면과 교차하도록) 형성되어 있다. 비아홀 V2 내에는 도전성 물질이 충전되어 있다.
마찬가지로, 층 S2 위에는, 배선층으로서 기능하는 층 S3이 형성되어 있다. 층 S3은, 도전막으로 이루어지는 배선 W3과, 브릿지 배선부(19)와, 가열용 코일(21)(22∼24)과, 층간 절연막 IL3으로 이루어져 있다. 또한, 층간 절연막 IL3에는 층 S3의 상면에 형성된 GMR 소자(11∼18)와의 전기적 접속을 행하기 위한 복수의 비아홀 V3(접속부, 세로 방향 접속부)이 층 S1∼S3의 층면과 직교하도록(층 S1∼S3의 층면과 교차하도록) 형성되어 있다. 비아홀 V3 내에는 도전성 물질이 충전되어 있다. 층간 절연막 IL3은, 제어 회로부(31)를 보호하기 위해서, 후술하는 패시베이션막 PL과는 다른 질화막을 포함하는 패시베이션막으로 할 수도 있다. GMR 소자(11∼18)의 특성이 양호하게 유지되도록, 층간 절연막 IL3의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 컨택트홀 C1 및 비아홀 V1∼V3은, GMR 소자(11∼18)와 배선부인 브릿지 배선부(19)와 제어 회로부(31) 등을 서로 접속하는 접속부이고, 복수의 층 INS1, S1∼S3 내에 이들 층의 층면에 교차하는 방향으로 신장하는 도전성 물질로 이루어지는 접속부라고 할 수 있다.
패드 영역 PD는, GMR 소자(11∼18)가 형성되는 부분, 브릿지 배선부(19), 및 제어 회로부(31) 이외의 영역이고, 평면에서 보아 자기 센서(10)의 각 부에 설치되어 있다(도 1을 참조). 이 패드 영역 PD의 상면이, 전술한 패드(34a∼34h)를 구성하고 있다. 패드(34a∼34h)는, 최상층인 층 S3에만 형성해도 되지만, Au선을 본딩할 때에 충격을 받는다. 따라서, 본 예에서는, 평면에서 보아 대략 정방형의 패드부가 층 S1∼S3의 복수의 층에 걸쳐서 형성되어 있다.
패시베이션막 PL은, 층 S3 및 GMR 소자(11∼18)의 상면을 피복하도록 형성되어 있다. 패시베이션막 PL은, 이들의 전체를 피복하도록 형성된 후, 상기 패드(34a∼34h)에 대응하는 부분이 제거된다. 이에 의해, 패드(34a∼34h)가 Au선과 본딩 가능하게 노출된다.
이러한 자기 센서(10)는, 도 9에 외관의 개략 정면도를 나타낸 휴대형의 전자 장치로서의 휴대 전화기(40)에 수용·탑재된다. 이 휴대 전화기(40)는, 정면에서 보아 상호 직교하는 X축 및 Y축을 따라 연장되는 변을 갖는 대략 직사각형이고 X축 및 Y축에 직교하는 Z축 방향으로 두께를 갖는 케이스(본체)(41)와, 이 케이스(41)의 상부 측면에 배치된 안테나부(42), 케이스(41)의 전면측 최상부에 배치된 스피커부(43), 스피커부(43)의 하방에서 케이스(41)의 전면측에 배치되며 문자 및 도형을 표시하기 위한 액정 표시부(44), 액정 표시부(44)의 하방에서 케이스(41)의 전면측에 배치되며 전화 번호 또는 그 밖의 지시 신호를 입력하기 위한 스위치를 포함하는 조작부(조작 신호 입력 수단)(45), 케이스(41)의 전면측 최하부에 배치된 마이크로폰부(46), 및 버스를 통하여 자기 센서(10) 및 표시부(44) 등과 통신 가능하게 구성됨과 함께 RAM 및 백업 메모리(EEPROM이어도 되고, 주 전원 오프 시에도 데이터를 유지하는 메모리로, 편의 상 「제2 메모리」라고도 칭함)를 내장한 마이크로컴퓨터(47)를 포함하고 있다.
이들 안테나부(42), 스피커부(43), 액정 표시부(44), 조작부(45), 및 마이크로폰부(46)의 일부 또는 전부는, 영구 자석 부품(누설 자계 발생 부품)을 그 구성 부품으로서 포함하고 있다. 그리고, 자기 센서(10)는, 그 X, Y, Z축이 케이스(41)의 x, y, z 축과 각각 일치하도록 상기 케이스 내에 수용·고정된다.
다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 자기 센서(10)의 온도 의존 특성 보상 방법에 대하여 설명한다. GMR 소자 등의 자기 저항 효과 소자는, 그 재료 특성에 의해, 예를 들면 저항이 온도 상승과 함께 증대한다고 하는 온도 의존 특성을 갖고, 그 온도 의존 특성은 소자마다 상이하다. 따라서, 4개의 GMR 소자의 풀 브릿지 회로인 상기 자기 센서(10)(X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서 각각)도, 그 출력이 온도의 변화에 수반하여 변화한다고 하는 온도 의존 특성을 갖는다. 단, 그 온도 의존 특성에는, 자기 센서(10)를 구성하는 각 GMR 소자의 온도 의존 특성에 의해, 상기 자기 센서(10)의 출력이 상기 GMR 소자의 온도 상승과 함께 증대하는 것과, 상기 GMR 소자의 온도 상승과 함께 감소하는 것이 있다.
도 10 및 도 11은, 이러한 자기 센서의 온도 의존 특성의 일례를 각각 나타낸 그래프이다. 여기서는, X축 자기 센서가 마이너스의 온도 의존 특성, Y축 자기 센서가 플러스의 온도 의존 특성을 갖는 예를 나타내고, 실선은 외부 자계(예를 들면, 소정의 장소의 소정의 시간에서의 지자기)의 X성분, Y성분이 각각 HX0, HY0인 경우의 각 자기 센서의 출력값 Vxout, Vyout, 일점쇄선은 지자기의 영향을 제외한 외부 자계(예를 들면, 휴대 전화기(40)의 영구 자석 부품으로부터의 누설 자계)가 각각 HX1, HY1인 경우의 각 자기 센서의 출력값 Vxout, Vyout을 나타내고 있다.
도 10 및 도 11로부터도 알 수 있듯이, 자기 센서(10)의 출력값 Vxout, Vyout은, 동일한 자계에 대하여, GMR 소자의 온도에 대략 비례하여 변화한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 각 자기 센서의 출력값 Vxout, Vyout은 GMR 소자 온도에 대하여 비례적으로 변화한다는 전제 하에서 온도 의존 특성의 보상을 행한다.
우선, 제어 회로부(31)는, 외부로부터 지시 신호가 입력되는 등에 의해 온도 의존 특성 보상 데이터를 취득하기 위한 소정의 조건이 성립하면, 그 시점의 GMR 소자(18)의 온도에 대응한 온도 검출부(32)의 검출 온도를 제1 온도 T1s로서 취득한다. 이 경우, 자기 센서(10) 전체는 균일의 온도(실온)로 되어 있으므로, 온도 검출부(32)의 검출 온도 T1s는 GMR 소자(18)의 온도 T1과 동일하다. 동시에, 제어 회로부(31)는, 그 때의 X축 자기 센서의 출력값 X1(X축 자기 센서 제1 출력값 X1)와 Y축 자기 센서의 출력값 Y1(Y축 자기 센서 제1 출력값 Y1)를 취득한다. 계속해서, 제어 회로부(31)는 가열용 코일(21∼24)에 100㎃의 전류를 100㎳씩 순서대로 통전한다. 이에 의해, 소자군 Gr1∼Gr4는 상호 대략 동일한 온도까지 가열된다.
도 12는, 이 상태에서의 소자군 Gr1∼Gr4가 형성되어 있는 면에서의 등온선을 곡선 Lh1∼Lh4, Lo1∼Lo4에 의해 도시한 도면이다. 곡선 Lh1∼Lh4로 나타낸 등온선의 온도 Temp는 상호 대략 동일하다. 곡선 Lo1∼Lo4로 나타낸 등온선의 온도도 상호 동일하며, 또한, 상기 온도 Temp보다도 낮은 온도이다. 이와 같이, 가열용 코일(21∼24)에의 통전에 의해, 가열용 코일(21∼24)은, 대응하는(각각의 가열용 코일의 바로 윗쪽에 위치함) 소자군 Gr1∼Gr4을 주로 가열하여, 자기 센서(10)(칩) 전체를 균일하게는 가열하지 않기 때문에, 소자군 Gr1∼Gr4가 형성된 층 S3의 상면은 면 전체로 보면 상기 소자군 Gr1∼Gr4의 온도 이하의 불균일한 온도로 된다.
제어 회로부(31)는, 이 상태에서, 그 시점의 온도 검출부(32)의 검출 온도를 온도 T2s로서 취득함과 함께, GMR 소자(18)의 제2 온도 T2를, T2=T1s+k·(T2s-T1s)(k은, 실험에 의해 미리 정해진 상수)되는 식으로 표시되는 상기 온도 검출부(32)의 온도와 GMR 소자(18)의 온도와의 일정한 상관에 따라 구한다. 또한, 제어 회로부(31)는, 그 때의 X축 자기 센서의 출력값 X2(X축 자기 센서 제2 출력값 X2)와 Y축 자기 센서의 출력값 Y2(Y축 자기 센서 제2 출력값 Y2)를 취득한다.
그리고, 제어 회로부(31)는, 온도 의존 특성을 나타내는 데이터로서, 하기의수학식 1, 수학식 2에 의해 정해지는 기울기(자기 저항 효과 소자의 단위 온도 변화당 출력 변화량) Mx, My를 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터로서 연산하여, 이 기울기 Mx, My를 라이트원스형의 상기 제1 메모리에 기입한다(이 기능이, 온도 의존 특성 기입 수단의 기능에 상당함). 이 경우, 기울기 Mx는, 제1 온도 T1과 제2 온도 T2의 차에 대한 X축 자기 센서 제1 출력값 X1와 X축 자기 센서 제2 출력값 X2와의 차의 「비」이고, 기울기 My는, 제1 온도 T1와 제2 온도 T2의 차에 대한 Y축 자기 센서 제1 출력값 Y1과 Y축 자기 센서 제2 출력값 Y2와의 차의 「비」이다.
이상에 의해, 자기 센서 단체의 단계에서의 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터의 취득이 종료한다. 그 후, 자기 센서(10)는 냉각될 때까지 방치되어 다음의 공정으로 진행한다. 도 13은, 상기 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터의 취득을 위한 가열용 코일(21∼24)의 통전 종료 후의 시간 경과와 GMR 소자(11∼18)의 온도 변화와의 관계를 나타낸 그래프이다.
종래의 가열·냉각 장치를 이용하여 마찬가지의 온도 변화를 GMR 소자(11∼18)에 발생시키고자 하면, 자기 센서(10) 전체를 가열·냉각하게 되므로, 가열에 요하는 시간이 길어짐과 함께, 가열 종료 후의 온도 저하 속도가 작고, 냉각하기까지 수분 내지 20분 정도 필요해지는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 소자군 Gr1∼Gr4(GMR 소자(11∼18))가 주로 가열되므로, GMR 소자(11∼18)를 가열하기 위해 요하는 시간이 짧아진다. 또한, 가열 종료 후의 온도 저하 속도가 커지기 때문에, 도 13에 도시한 바와 같이, 수초 정도로 필요한 냉각이 종료한다. 따라서, 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터의 취득에 요하는 시간이 짧고, 또한, 상기 기초 데이터 취득 후의 단시간 내에 다음의 제조 공정으로 진행하는 것이 가능한다.
그 후, 자기 센서(10) 단체로서 필요한 제조 공정이 종료하면, 상기 자기 센서(10)는, 스피커(43) 등의 영구 자석 부품을 구비한 휴대 전화기(40)의 케이스(41) 내에 실장(수용)되어, 지자기 센서로서 사용된다. 이 결과, 자기 센서(10)에는 휴대 전화기(40)의 영구 자석 부품으로부터 항상(휴대 전화기(40)의 방위에 상관없이) 동일 방향의 누설 자계가 가해지기 때문에, 자기 센서(10)의 출력에는 상기 누설 자계에 의한 오프셋(지자기가 전무한 경우의 0점으로부터의 편차)이 발생한다. 또한, X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서는 풀 브릿지 회로이므로, 각 자기 센서의 출력에는 상기 각 자기 센서를 구성하는 자기 저항 효과 소자의 저항값(설계상은 동일한 크기임)의 변동 자체에 의한 오프셋도 포함되어 있다.
이 때, 자기 센서(10)의 X축 자기 센서의 출력값은, 예를 들면 도 10의 일점쇄선으로 도시한 바와 같이, X축 자기 센서를 구성하는 GMR 소자(11∼14)의 온도 T에 비례하여 변화한다. 이 경우, 도 10의 일점쇄선의 직선의 기울기는 도 10의 실선의 직선의 기울기와 동일하다. 마찬가지로, 자기 센서(10)의 Y축 자기 센서의 출력값은, 예를 들면 도 11의 일점쇄선으로 도시한 바와 같이, Y축 자기 센서를 구성하는 GMR 소자(15∼18)의 온도 T에 비례하여 변화한다. 이 경우에도, 도 11의, 일점쇄선의 직선의 기울기는 도 11의 실선의 직선의 기울기와 동일하다.
휴대 전화기(40)의 마이크로컴퓨터(47)는, 유저에 의해서 휴대 전화기(40)의 조작부(45)가 조작되는 등에 의해 소정의 조건(오프셋 취득 조건)이 성립하면 상기누설 자계와 자기 저항 효과 소자(11∼18)의 저항값의 변동에 의한 자기 센서(10)(X축 자기 센서, Y축 자기 센서)의 오프셋에 관한 데이터(오프셋값)를 취득한다. 보다 구체적인 예를 설명하면, 마이크로컴퓨터(47)는, 그 액정 표시부(44)에 휴대 전화기(40)의 전면을 상방을 향하여 책상에 두고(즉, 전면을 대략 수평으로 하여 표시부(44)를 연직 상방을 향하여 책상에 두고), 그 상태에서 조작부(45)의 특정한 버튼인 오프셋 버튼을 눌러 상기 버튼을 「온」상태로 하는 것을 재촉하는 메시지를 표시한다.
그리고, 유저에 의해 상기 조작이 이루어지면, 마이크로컴퓨터(47)는 X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서의 출력값을 각각 X축 제1 기준 데이터 Sx1 및 Y축 제1 기준 데이터 Sy1로서 취득하여, 이들의 데이터를 상기 마이크로컴퓨터(47)가 구비하는 일시 메모리(예를 들면, RAM)에 저장·기억한다.
계속해서, 마이크로컴퓨터(47)는, 액정 표시부(44)에, 휴대 전화기(40)의 전면을 상방을 향한 상태에서 상기 휴대 전화기(40)를 책상으로(즉, 수평면 내에서) 180° 회전시키고나서 오프셋 버튼을 다시 누르는 것을 재촉하는 메시지를 표시한다. 이러한 조작이 유저에 의해 이루어지면, 마이크로컴퓨터(47)는, X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서의 출력값을 각각 X축 제2 기준 데이터 Sx2 및 Y축 제2 기준 데이터 Sy2로서 취득하여 일시 메모리에 저장·기억한다.
그리고, 마이크로컴퓨터(47)는, X축 제1 기준 데이터 Sx1와 X축 제2 기준 데이터 Sx2의 평균값을 X축 오프셋 기준 데이터 X0로서 제2 메모리에 저장·기억함과 함께, Y축 제1 기준 데이터 Sy1와 Y축 제2 기준 데이터 Sy2의 평균값을 Y축 오프셋 기준 데이터 Y0으로서 제2 메모리에 저장·기억하고, 또한 그 때의 온도 검출부(32)의 검출 온도 T0s를 GMR 소자 온도 T0으로 하여 제2 메모리에 저장·기억한다. 이와 같이, 휴대 전화기(40)를 180° 회전하기 전후의 각 자기 센서의 출력의 평균값을 오프셋 기준 데이터 X0, Y0으로서 기억하는 것은, 지자기의 영향을 제거하여 오프셋값을 취득하기 위해서이다. 또한, 검출 온도 T0을 취득하는 시점에서는, 자기 센서(10)는 균일한 온도(실온)로 되어 있으므로, 검출 온도 T0s는 GMR 소자 온도 T0과 동일하다.
이후, 휴대 전화기(40)는 통상의 사용 모드로 되돌아가, 필요에 따라 자기 센서(10)에 의해 지자기를 측정한다. 이 때, 마이크로컴퓨터(47)는, 온도 검출부(32)의 실제의 검출 온도 TCs를 GMR 소자 온도 TC로서 취득하고, 하기 수학식 3 및 하기 수학식 4에 따라서 그 시점에서의 X축 자기 센서의 오프셋 Xoff와, Y축 자기 센서의 오프셋 Yoff를 각각 추정한다. 또한, 검출 온도 TCs를 취득하는 시점에서는, 자기 센서(10)는 균일한 온도(실온)로 되어 있으므로, 검출 온도 TCs는 GMR 소자 온도 TC와 동일하다.
계속해서, 마이크로컴퓨터(47)는, 그 때의 X축 자기 센서 출력값 XC 및 Y축 자기 센서의 출력값 YC를 취득하고, 하기 수학식 5 및 하기 수학식 6에 의해 X축 방향의 자계의 크기 Sx와 Y축 방향의 자계의 크기 Sy를 각각 구하여, Sx와 Sy에 기초하여 지자기의 방향을 측정한다. 이상과 같이 하여 자기 센서(10)의 온도 의존 특성의 보상이 실행되어, 자기 센서(10)는 지자기 센서로서 기능한다.
이상, 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 자기 센서(10)는, 가열용 코일(21∼24)에 의해, 가열용 코일(21∼24)의 각각의 바로 윗쪽에 형성된 GMR 소자(11∼18)를 주로 가열하도록 되어 있기 때문에(기판을 포함하는 자기 센서(10)의 일부가 서로 동일 온도로 가열된 자기 저항 효과 소자(11∼18)의 온도보다도 낮은 온도로 되어 있기 때문에), 자기 센서(10) 전체를 가열 장치에서 가열한 경우에 비교하여, 온도 의존 특성의 보상을 행하기 위한 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터를 단시간 내에 취득할 수 있다. 따라서, 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터의 측정 중에 지자기가 변화할 가능성이 작기 때문에, 상기 데이터를 정밀도 좋게 취득할 수 있고, 그 결과, 자기 센서(10)의 온도 의존 특성의 보상을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 또한, 가열 장치에서 가열한 후에 냉각하는 경우에 비교하여, 단시간 내에 자기 센서(10)의 냉각을 행할 수 있기 때문에, 상기 자기 센서(10)의 제조에 요하는 시간을 단축할 수 있어, 제조 코스트를 저감할 수 있다.
그런데, GMR 소자와 같은 자기 저항 효과 소자를 이용한 자기 센서에서는, 상기 자기 센서에 큰 외부 자계가 인가되면, 자기 저항 효과 소자의 프리층의 자화의 방향이 초기 상태로 복귀하지 않게 되는 경우가 있다. 이 때문에, 자기 저항 효과 소자의 바로 아래에 초기화용 코일을 배치하여, 이 코일에 소정의 조건이 성립했을 때(예를 들면, 조작부(45)의 특정한 스위치가 조작된 경우 등)에 통전함으로써 발생한 자장에서 프리층의 자화의 방향을 초기 상태의 방향으로 복귀시킬 수 있도록, 자기 센서를 구성하는 것이 적합하다.
이러한 경우, 자기 센서는, 상기 초기화용 코일을 상기 가열용 코일(21∼24)과는 독립하여 구비할 수 있다. 예를 들면, 초기화용 코일은, 가열용 코일(21∼24)이 형성되어 있는 층(본 예에서는, 층 S3)과는 다른 층(층 S1 또는 층 S2)에 형성할 수도 있다. 이와 같이, 초기화용 코일과 가열용 코일을 독립하여 설치하면, 가열용 코일의 형상을 원하는 형상(가열에 적합한 형상)으로 설계하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 가열용 코일은, 코일의 일단을 코일의 중심에 배치하지 않은 절첩(반환)형의 히터(발열체)로 할 수 있다. 또한, 가열용 코일 대신에, 판 형상의 히터(발열체)를 채용할 수 있다.
한편, 상기 가열용 코일(21∼24)은, 전술한 바와 같이, 초기화용 코일로서도 사용할 수 있게 되어 있다. 이 경우, 별도 초기화용 코일을 형성할 필요가 없고, 자기 센서(10)의 제조 코스트를 저하할 수 있다. 또한, 가열용 코일(21∼24)에의 일회의 통전에 의해, 온도 특성 보상용 기초 데이터 취득을 위한 소자(11∼18)의 가열과 상기 소자(11∼18)의 초기화를 동시에 행할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간소화되어, 제조 코스트를 저감할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, GMR 소자(11∼18)와 같은 자기 저항 효과 소자를 이용한 자기 센서는, 외부 자장에 따라서 변화하는 자기 저항 효과 소자의 출력값을 연산 처리함으로써 방위를 산출하는 지자기 센서로서도 사용된다. 이러한 경우, 자기 저항 효과 소자가 외부 자장 하에서 정확하게 기능하는지를, 출하 시간 등에서 검사할 필요가 있다.
이러한 검사에서는, 기지의 외부 자장을 자기 저항 효과 소자에 인가할 필요가 있어, 그를 위해서는 외부 자장을 발생하는 설비를 준비하는 것이 생각된다. 그러나, 이러한 설비는 비싸다. 이것에 대하여, 자기 저항 효과 소자의 근방(예를 들면, 바로 아래)에 검사용의 코일을 배치하고, 이 검사용의 코일에 통전함으로써 상기 검사를 위한 외부 자장을 자기 저항 효과 소자에 인가하도록 구성할 수도 있다.
이러한 경우, 자기 센서(10)는, 상기 검사용 코일을 상기 가열용 코일(21∼24)과는 독립하여 구비할 수 있다. 예를 들면, 검사용 코일은, 가열용 코일(21∼24)이 형성되어 있는 층(본 예에서는, 층 S3)과는 다른 층(층 S1 또는 층 S2)에 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이, 검사용 코일과 가열용 코일을 독립하여 설치하면, 가열용 코일의 형상을 원하는 형상(가열에 적합한 형상)으로 설계하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 가열용 코일은, 코일의 일단을 코일의 중심에 배치하지 않은 절첩형의 히터(발열체)로 할 수도 있다. 또한, 가열용 코일 대신에, 판 형상의 히터(발열체)를 채용할 수도 있다.
한편, 상기 가열용 코일(21∼24)은, 상기 코일(21∼24)을 평면에서 보아 90°만큼 회전하여 배치함으로써, 전술한 검사용 코일로서도 사용할 수 있다. 이 경우, 별도 검사용 코일을 형성할 필요가 없고, 자기 센서(10)의 코스트를 저감할 수 있다.
또한 상기 자기 센서(10)에서는, 가열용 코일(21)(22∼24)이, 평면에서 보아 스파이럴을 형성하는 제1 도선(21-1)과, 평면에서 보아 스파이럴을 형성하는 제2 도선(21-2)으로 이루어지며, 상기 소자군 Gr1∼Gr4가, 평면에서 보아 상기 제1 도선의 소용돌이 중심 P1과 상기 제2 도선의 소용돌이 중심 P2 사이에 배치되고, 상기 소자군 중 임의의 하나와 평면에서 보아 중첩되는 부분에 위치하는 상기 제1 도선의 부분, 및 상기 자석 소자군 중 임의의 하나와 평면에서 보아 중첩되는 부분에 위치하는 상기 제2 도선의 부분에, 대략 동일 방향의 전류가 흐르도록 상기 제1 도선과 상기 제2 도선이 접속되어 있다.
그 결과, 초기화용 코일(또는, 검사용 코일)로서도 기능하는 가열용 코일(21∼24)의 평면에서 보아 면적을 작게 하면서, 큰 자계(예를 들면, 초기화에 필요한 크기의 자계)를 자기 저항 효과 소자(11∼18)에 가하는 것이 가능하기 때문에, 자기 센서(10)를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서, GMR 소자를 가열하는 경우, 가열용 코일(21∼24)은 100㎃에서 100㎳ 씩 순서대로 통전되어 있지만, 가열용 코일(21∼24) 모두에 대하여, 예를 들면 25㎃의 전류를 동시에 400㎳만 통전하도록 구성해도 된다. 이와 같이 동시에 통전하면, 순서대로 통전하는 경우보다도, 가열 코일(21∼24) 사이의 온도 밸런스가 양호하게 된다고 하는 이점이 얻어진다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 따른 제2 실시 형태에 따른 자기 센서(50)에 대하여, 그 평면도를 도시한 도 14 및 도 14의 1-1선을 따른 평면에서 상기 자기 센서(50)를 절단한 부분 단면도인 도 15를 참조하면서 설명한다. 이 자기 센서(50)는, GMR 소자(11∼18)(소자군 Gr1∼Gr4)를 가열하기 위한 가열용 코일(70)이, 초기화용 코일(61∼64)과는 독립하여 구비되어 있는 점에서 제1 실시 형태에 따른 자기 센서(10)와 다르다. 따라서, 이하, 이러한 상위점을 중심으로 설명한다.
도 14 및 도 15에 도시한 초기화용 코일(61∼64)은, 가열용 코일(21∼24)과 각각 마찬가지로서, 소자군 Gr1∼Gr4의 바로 아래에서(Z축 마이너스 방향측에서) 층 S3 내에 각각 매설되어 있다. 이들의 초기화용 코일(61∼64)은, 소정 조건 하(예를 들면, 자기 검출 개시 전 등)에서의 통전에 의해, 각 가열용 코일의 상방에 설치된 자기 저항 효과 소자의 프리층에 소정의 방향(핀드층의 핀된 자화의 방향과 직교하는 방향)의 자계(초기화용 자계)를 발생시키도록 되어 있다.
가열용 코일(70)은, 예를 들면 박막의 알루미늄으로 이루어지고, 평면에서 보아 스파이럴 형상(도시 생략)을 하고 있다. 가열용 코일(70)의 외형은, 각 변이 브릿지 배선부(19)가 이루는 정방형의 각 변과 평행하게 되는 대략 정방형상을 이루고, 그 무게 중심이 브릿지 배선부(19)가 이루는 정방형의 무게 중심과 일치한다. 가열용 코일(70)은, 평면에서 보아 브릿지 배선부(19)의 내측에 형성되어 있다. 또한, 도 15에서 알 수 있듯이, 가열용 코일(70)은, 기판(50a)에 순서대로 적층된 절연층 INS1과 배선층 S1∼S3 중, GMR 소자(11∼18)가 그 상면에 형성된 층 S3(배선층으로서 기능하는 층 S1∼S3 중의 최상층 S3) 내에 매설·형성되어 있다.
또한, 가열용 코일(70)은, 상기 가열용 코일(70)로부터 복수의 GMR 소자(11∼18) 중 임의의 하나의 소자로 전달되는 열량이, 상기 가열용 코일(70)로부터 상기 복수의 자기 저항 효과 소자(11∼18) 중 다른 하나의 소자로 전달되는 열량과 대략 동일하게 되도록 형성되어 있다.
이 자기 센서(50)에서도, 자기 센서(10)와 마찬가지로 온도 의존 특성의 보상이 이루어진다. 즉, 자기 센서 단체의 단계에서 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터인 상기 비(기울기) Mx, My를 취득하기 위해 가열용 코일(70)이 통전된다. 도 16은, 이 경우에서의 소자군 Gr1∼Gr4가 형성되어 있는 면에서의 등온선을 곡선 Lj1, Lj2에 의해 나타내고 있다. 곡선 Lj1로 나타낸 등온선의 온도는, 곡선 Lj2로 나타낸 등온선의 온도보다도 높은 온도이다.
즉, 가열용 코일(70)에의 통전에 의해, 가열용 코일(70)은 소자군 Gr1∼Gr4을 주로 가열한다. 그 결과, 소자군 Gr1∼Gr4는 상호 대략 동일한 온도로 된다. 한편, 소자군 Gr1∼Gr4가 상기 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터를 취득하기 위해 충분한 온도로 될 때까지 가열되었을 때, 기판(50a)을 포함하는 자기 센서(50) 전체는 균일하게 가열되어 있지 않기 때문에, 가열용 코일(70)의 발열에 의해 소자군 Gr1∼Gr4가 형성된 층 S3의 상면은 불균일인 온도로 된다.
환언하면, 이 자기 센서(50)에서는, 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터를 취득할 때, 기판(50a)을 포함하는 자기 센서(50)의 전체가 동일 온도로 될 때까지 GMR 소자(11∼18)가 가열되지 않기 때문에(가열될 필요가 없기 때문에), 자기 센서(50) 전체를 가열 장치에서 가열한 경우에 비교하여, 상기 GMR 소자(11∼18)의 가열·냉각에 요하는 시간을 짧게 할 수 있다.
따라서, 자기 센서(50)에 따르면, 온도 의존 특성 보상용 기초 데이터를 단시간 내에 취득할 수 있어, 상기 데이터의 측정 중에 지자기가 변화할 가능성이 작기 때문에, 상기 데이터를 정밀도 좋게 취득할 수 있다. 이 결과, 자기 센서(50)의 온도 의존 특성의 보상을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
또한, 자기 센서(50)를 가열 장치에서 가열한 후에 냉각하는 경우에 비교하여, 상기 자기 센서(50)의 냉각을 단시간 내에 행할 수 있기 때문에, 상기 자기 센서(50)의 제조에 요하는 시간을 단축할 수 있어, 제조 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 가열용 코일(70)은, 3층의 배선층 S1∼S3 중, GMR 소자(11∼18)에 가장 가까운 최상층 S3 내에 매설되어 있으므로, GMR 소자(11∼18)를 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 상기 초기화용 코일(61∼64) 대신에, 상기 초기화용 코일(61∼64)과 동일한 부분에, 전술한 검사용 코일을 배치해도 된다. 또한, 초기화용 코일(61∼64) 및 가열용 코일(70)과는 독립하여, 또한 초기화용 코일(61∼64)의 바로 아래의 위치에 검사용 코일을 형성해도 된다. 또한, 초기화용 코일을 예를 들면 층 S1 등의 하층에 형성하고, 검사용 코일을 예를 들면 층 S3 등의 상층에 형성해도 된다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기 센서 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법에 따르면, 상기 자기 센서의 온도 의존 특성을 정밀도 좋게 보상될 수 있다. 또한, X축 자기 센서와 Y축 자기 센서로 이루어지는 자기 센서(10, 50)는, 각각 풀 브릿지 회로에 의해 구성되며, 그 온도 의존 특성은, 자기 저항 효과 소자의 온도 변화에 대하여 비례적으로 변화하는 것을 감안하여, 상기 「비」인 Mx, My를 자기 센서의 라이트원스형 메모리에 기억시키도록 했기 때문에, 상기 자기 센서가 다른 전자 기기에 탑재된 후, 상기 전자 기기는 상기 「비」를 상기 메모리로부터 판독함으로써, 탑재한 자기 센서의 온도 의존 특성에 대한 데이터를 얻을 수 있으며, 상기 데이터를 이용하여 상기 자기 센서의 온도 의존 특성의 보상을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 「비」(기울기 Mx, My)를 자기 센서(10, 50)의 메모리에 기억시켜 두는 것만으로, 각 자기 센서의 온도 의존 특성에 대한 데이터를 상기 각 자기 센서에 보유시켜 둘 수 있기 때문에, 소자 온도와 자기 센서 출력으로 이루어지는 데이터의 조를 복수개만큼 메모리에 저장하는 경우에 비교하여, 상기 메모리의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 상기 「비」(기울기 Mx, My)는 변화하지 않기 때문에, 메모리를 염가인 라이트원스형으로 할 수 있다. 이들의 결과, 자기 센서의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 여러가지의 변형예를 채용할 수 있다. 예를 들면, 자기 센서(10, 50)의 자기 저항 효과 소자에는, GMR 소자 대신에 TMR 소자를 채용할 수도 있다. 또한, 자기 센서(10, 50)가 탑재되는 전자 기기는 휴대 전화기에 한하지 않고, 모바일 컴퓨터, 휴대형 내비게이션 시스템, 혹은, PDA(개인용 정보 기기 「Personal Digital Assistants」) 등이어도 된다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 가열용 코일(21∼24, 70)에 통전을 행하기 전에 GMR 소자(18)의 제1 온도 T1, X축 자기 센서 제1 출력값 X1, 및 Y축 자기 센서의 출력값 Y1을 취득하고, 가열용 코일(21∼24, 70)에 통전을 행한 후에 GMR 소자(18)의 제2 온도 T2, X축 자기 센서 제2 출력값 X2, 및 Y축 자기 센서 제2 출력값 Y2를 취득하여, 기울기 Mx, My를 구하고 있었지만, 가열용 코일(21∼24, 70)에 통전을 행한 후에 GMR 소자(18)의 제1 온도 T1, X축 자기 센서 제1 출력값 X1, 및 Y축 자기 센서의 출력값 Y1을 취득하고, 그 후, 통전을 정지하고나서 소정 시간이 경과한 시점에 상기 GMR 소자(18)의 제2 온도 T2, X축 자기 센서 제2 출력값 X2, 및 Y축 자기 센서 제2 출력값 Y2를 취득하여, 기울기 Mx, My를 구해도 된다.
또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 가열용 코일(70) 대신에, 상기 가열용 코일(70)의 중앙부를 제거한 패턴을 갖는 가열용 코일(80)을 채용해도 된다. 이 가열용 코일(80)에 따르면, 상기 가열용 코일(80)에의 통전에 의해 자기 저항 효과 소자(11∼18)를 상호 대략 동일한 온도로 가열 가능한 한편, 자기 센서(50)(기판(50a))의 중앙부를 과도하게 가열하지 않기 때문에, GMR 소자(11∼18)를보다 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 가열용 코일, 초기화용 코일, 및 검사용 코일을, 각 GMR 소자군의 바로 아래에 적층하도록 독립하여 설치하더라도 좋다. 이 경우, 예를 들면 도 18에 도시한 바와 같이, 기판 위에 INS1층과 4개의 배선층 S1∼S4를 순서대로 적층하여, 가열용 코일(101), 초기화용 코일(102), 및 검사용 코일(103)을, 층 S4,층 S3, 및 층 S1에 설치하도록 해도 된다. 또한, 브릿지 배선은 복수의 층에 미치고 있어도 된다(걸쳐 있어도 된다).
또한, 본 발명은, X축 자기 센서 및 Y축 자기 센서의 2축 방향 검출형 자기 센서뿐만 아니라, X축 자기 센서, Y축 자기 센서, 및 Z축 자기 센서를 구비한 3축 방향 검출형 자기 센서, 혹은, 1축 방향 검출형 자기 센서에 적용할 수도 있다.

Claims (13)

  1. 기판에 대하여 적층된 층의 상면에 형성된 복수의 자기 저항 효과 소자와, 통전에 의해 발열하는 복수의 발열체를 구비하며, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자에 가해지는 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서로서,
    상기 복수의 발열체는, 그 발열체 각각이 상호 대략 동일한 발열량으로 발열했을 때, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되도록 배치 구성된 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 자계 검출 방향이 동일한 복수의 소자끼리가 상기 층의 상면에서 근접 배치되어 이루어지는 섬 형상의 소자군을 복수개 구성하고,
    상기 발열체는, 상기 복수의 소자군 각각의 상방 또는 하방에 하나씩 형성되어 이루어지는 자기 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발열체는, 상기 통전에 의해, 각 발열체의 상방 또는 하방에 형성된 각 자기 저항 효과 소자의 자계 검출 방향과 대략 동일한 방향 또는 상기 자계 검출 방향과 대략 직교하는 방향의 자계를 상기 각 자기 저항 효과 소자에 가하는 것이 가능한 코일에 의해 형성되어 이루어지는 자기 센서.
  4. 기판에 대하여 적층된 층의 상면에 형성된 복수의 자기 저항 효과 소자와, 통전에 의해 발열하는 하나의 발열체를 구비하며, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자에 가해지는 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서로서,
    상기 발열체는, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되도록 배치 구성된 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발열체 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 발열체로부터 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 임의의 하나의 소자로 전달되는 열량이, 상기 발열체로부터 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 다른 하나의 소자로 전달되는 열량과 대략 동일하게 되도록 구성되어 이루어지는 자기 센서.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 발열체 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 발열체와 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 임의의 하나의 소자와의 상대 위치 관계가, 상기 발열체와 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 다른 하나의 소자와의 상대 위치 관계와 대략 동일하게 되도록 배치되어 이루어지는 자기 센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 기판에 적층된 층의 상면의 상호 이격한 4 개소에 섬 형상으로 배치됨과 함께, 상호 인접하는 섬의 대략 중심부끼리 직선으로 연결하여 이루어진 사각형의 무게 중심을 중심으로 하여 동층의 상면에 평행한 면 내에서 90°만큼 회전되었을 때, 임의의 하나의 섬이 상기 90°의 회전 전에 상기 회전의 방향에서 인접하고 있었던 다른 섬의 위치에 실질적으로 일치하도록 형성되어 이루어지는 자기 센서.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 온도가 상호 대략 동등하게 됨과 함께, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자가 형성된 상기 층의 상면의 온도가 불균일하게 되었을 때, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자 중 적어도 어느 하나의 소자의 온도와 일정한 상관을 갖는 온도를 검출 온도로서 출력하는 온도 검출부를 구비하여 이루어지는 자기 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 자기 저항 효과 소자는, 상기 외부 자계에 따른 출력값을 생성하도록 상기 소자 중 자계 검출 방향이 동일한 소자끼리가 브릿지 회로를 구성하도록 접속되고,
    또한,
    메모리와,
    상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 결정되는 상기 자기 저항 효과 소자의 제1 온도 및 상기 제1 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값인 제1 출력값으로 이루어지는 데이터와, 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 결정되는 상기 제1 온도와는 다른 상기 자기 저항 효과 소자의 제2 온도 및 상기 제2 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값인 제2 출력값으로 이루어지는 데이터에 기초하여 결정되는 값으로, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 차에 대한 상기 제1 출력값과 상기 제2 출력값과의 차의 비에 따른 값을 상기 메모리에 기입하는 온도 의존 특성 기입 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  10. 외부 자계에 따라서 저항값이 변화하는 자기 저항 효과 소자, 제1 메모리, 상기 자기 저항 효과 소자의 온도와 일정한 상관을 갖는 온도를 검출 온도로서 출력하는 온도 검출부, 및 통전에 의해 발열하는 발열체를 포함하여 이루어지며, 상기 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하여 상기 외부 자계에 따른 출력값을 생성하는 자기 센서와, 영구 자석 부품과, 케이스와, 제2 메모리를 구비하며, 상기 케이스 내에 상기 자기 센서, 상기 영구 자석 부품, 및 상기 제2 메모리를 수용한 전자 기기에 적용되는 상기 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법으로서,
    상기 자기 센서를 상기 케이스 내에 수용하기 전에, 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자의 온도를 제1 온도로서 취득함과 함께, 상기 제1 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값을 제1 출력값으로서 취득하고, 상기 발열체의 통전 상태를 변화한 후에 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여 상기 자기 저항 효과 소자의 온도를 제2 온도로서 취득함과 함께, 상기 제2 온도에서의 상기 자기 센서의 출력값을 제2 출력값으로서 취득하고,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 온도 차에 대한 상기 제1 출력값과 상기 제2 출력값의 차의 비에 따른 값을 상기 제1 메모리에 저장하고,
    상기 자기 센서를 상기 케이스 내에 상기 영구 자석 부품과 함께 수용한 후에 상기 자기 센서의 출력값의 오프셋값 및 상기 온도 검출부의 검출 온도를 상기 제2 메모리에 기준 데이터로서 저장하고,
    그 후, 상기 제1 메모리 내에 저장되어 있는 비에 따른 값과, 상기 제2 메모리 내에 저장되어 있는 기준 데이터와, 상기 온도 검출부의 검출 온도에 기초하여, 상기 자기 센서의 출력값을 보정하는 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법.
  11. 단일의 기판, 복수의 자기 저항 효과 소자, 상기 복수의 자기 저항 효과 소자를 접속하는 배선부, 및 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하는 물리량을 상기 배선부를 통하여 취득함과 함께 상기 물리량을 처리함으로써 외부에 출력하는 출력 신호를 생성하는 제어 회로부를 포함하여 이루어진 자기 센서로서,
    상기 기판 위에 적층된 복수의 층을 포함하며, 상기 자기 저항 효과 소자는 상기 복수의 층 중 하나의 층의 상면에 형성되며, 상기 배선부 및 상기 제어 회로부는 상기 기판 및 상기 복수의 층 내에 형성되고, 상기 자기 저항 효과 소자와 상기 배선부와 상기 제어 회로부와는 상기 복수의 층 내에서 동층의 층면에 교차하는 방향으로 신장하는 도전성 물질로 이루어지는 접속부에 의해 상호 접속된 자기 센서.
  12. 기판, 상기 기판의 상부에 배치되는 복수의 자기 저항 효과 소자, 상기 기판의 상부에 배치됨과 함께 상기 복수의 자기 저항 효과 소자를 접속하는 배선부, 및 상기 기판의 상부에 배치됨과 함께 상기 복수의 자기 저항 효과 소자의 저항값에 기초하는 물리량을 상기 배선부를 통하여 취득하여 상기 물리량을 처리함으로써 외부에 출력하는 출력 신호를 생성하는 제어 회로부를 포함하여 이루어진 자기 센서로서,
    상기 복수의 자기 저항 효과 소자는 평면에서 보아 상기 기판의 주변부에 배치되고,
    상기 배선부는 평면에서 보아 실질적으로 폐곡선을 형성하도록 배치되고,
    상기 제어 회로부는 평면에서 보아 상기 폐곡선의 내측에 실질적으로 배치된 자기 센서.
  13. 단일의 기판, 및 핀드층의 자화의 방향이 상호 동일한 한쌍의 자기 저항 효과 소자로 이루어지는 소자군을 복수개 포함하여 이루어진 자기 센서로서,
    상기 복수의 소자군 각각은, 상기 핀드층의 자화의 방향이 평면에서 보아 상기 기판의 무게 중심으로부터의 거리가 커지는 방향과 실질적으로 평행하게 되도록, 또한, 상기 한쌍의 자기 저항 효과 소자가 동일한 방향에서 인접하도록, 상기 기판의 상부에 배치된 자기 센서.
KR1020057009632A 2005-05-27 2002-11-29 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법 KR100698414B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020057009632A KR100698414B1 (ko) 2005-05-27 2002-11-29 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020057009632A KR100698414B1 (ko) 2005-05-27 2002-11-29 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050074642A true KR20050074642A (ko) 2005-07-18
KR100698414B1 KR100698414B1 (ko) 2007-03-23

Family

ID=37263186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057009632A KR100698414B1 (ko) 2005-05-27 2002-11-29 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100698414B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101419539B1 (ko) * 2012-09-19 2014-07-11 (주)스마텍 자기저항센서를 이용한 위치 계측을 하는 정밀장치에서 온도 보정이 가능한 위치 계측 방법 및 위치 계측 자기저항센서모듈
KR20150048643A (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 센서 장치
CN109342984A (zh) * 2018-11-16 2019-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种磁阻芯片温湿度影响校正补偿系统及方法
US11965939B2 (en) 2021-04-12 2024-04-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device compensating for geomagnetic sensing data and method for controlling the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6344908B2 (ja) * 2013-12-03 2018-06-20 日本電産サンキョー株式会社 センサ装置およびセンサ装置での温度制御方法
KR20220140980A (ko) * 2021-04-12 2022-10-19 삼성전자주식회사 지자기 센싱 데이터를 보상하는 전자 장치 및 그 제어 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101419539B1 (ko) * 2012-09-19 2014-07-11 (주)스마텍 자기저항센서를 이용한 위치 계측을 하는 정밀장치에서 온도 보정이 가능한 위치 계측 방법 및 위치 계측 자기저항센서모듈
KR20150048643A (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 센서 장치
CN109342984A (zh) * 2018-11-16 2019-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种磁阻芯片温湿度影响校正补偿系统及方法
US11965939B2 (en) 2021-04-12 2024-04-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device compensating for geomagnetic sensing data and method for controlling the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100698414B1 (ko) 2007-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4333582B2 (ja) 磁気センサ、及び磁気セシサの温度依存特性補償方法
JP5045617B2 (ja) 磁気センサ
JP5157611B2 (ja) 磁気センサ及びその製造方法
JP5152495B2 (ja) 磁気センサーおよび携帯情報端末装置
US20100033175A1 (en) Magneto-resistive sensor
US20110234218A1 (en) Integrated multi-axis hybrid magnetic field sensor
JP2016502098A (ja) 磁気センシング装置及びその磁気誘導方法
CN101308199B (zh) 磁传感器及补偿磁传感器的温度相关特性的方法
KR100698414B1 (ko) 자기 센서, 및 자기 센서의 온도 의존 특성 보상 방법
CA2617402C (en) Magnetic sensor, and method of compensating temperature-dependent characteristic of magnetic sensor
JP5240657B2 (ja) センシング素子、センシング装置、方位検出装置及び情報機器
KR100649781B1 (ko) 교류자기저항 센서를 이용한 3축 자기센서와, 이를 이용한전방위 자기센서
AU2007202490A1 (en) Magnetic sensor and temperature dependency characteristic compensation method for the same
JP2004184150A (ja) 磁気検知装置、方位検知システム及び携帯通信端末
JP4928875B2 (ja) センサーモジュール
US20230184865A1 (en) Hybrid hall-effect/magnetoresistance (mr) magnetometer with self-calibration
JP2009109378A (ja) 電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130219

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140220

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150130

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160218

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee