WO2019139063A1 - 磁気センサモジュール - Google Patents

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WO2019139063A1
WO2019139063A1 PCT/JP2019/000446 JP2019000446W WO2019139063A1 WO 2019139063 A1 WO2019139063 A1 WO 2019139063A1 JP 2019000446 W JP2019000446 W JP 2019000446W WO 2019139063 A1 WO2019139063 A1 WO 2019139063A1
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WO
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magnetoresistance
magnetoresistive
wave signal
magnetic sensor
magnetic
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PCT/JP2019/000446
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Inventor
一宮　礼孝
今中　崇
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor module used for detecting a steering angle of a vehicle and the like.
  • Patent Documents 1 to 3 are known as prior art documents related to such a magnetic sensor.
  • Patent Documents 6 to 8 are known as prior art documents related to such a magnetic sensor.
  • Patent Documents 9 to 12 are known as prior art documents related to such a magnetic sensor.
  • Patent Documents 13 to 17 are known.
  • a magnetic sensor in which magnetoresistive element groups are arranged concentrically.
  • patent documents 18 and 19 are known, for example.
  • the present invention provides a magnetic sensor module with improved accuracy or reliability.
  • a magnetic sensor module includes a first magnetoresistance element, a second magnetoresistance element, and a signal output from the first magnetoresistance element, and And a detection circuit to which a signal output from the second magnetoresistance element is input.
  • the first magnetoresistance element includes a first bridge circuit that forms a sine wave signal and a second bridge circuit that forms a cosine wave signal.
  • the first bridge circuit comprises first to fourth magnetoresistors.
  • the second bridge circuit comprises fifth to eighth magnetoresistances.
  • the second magnetoresistance element has a third bridge circuit forming a sine wave signal and a fourth bridge circuit forming a cosine wave signal.
  • the third bridge circuit comprises ninth to twelfth magnetic resistors.
  • the fourth bridge circuit comprises thirteenth to sixteenth magnetic resistors.
  • a first magnetoresistance pair is formed by the first magnetoresistance and the ninth magnetoresistance.
  • a second magnetoresistance pair is formed by the second magnetoresistance and the tenth magnetoresistance.
  • a third magnetoresistance pair is formed by the third magnetoresistance and the eleventh magnetoresistance.
  • a fourth pair of magnetic resistances is constituted by the fourth magnetic resistance and the twelfth magnetic resistance.
  • a fifth magnetoresistive pair is formed by the fifth magnetoresistive resistor and the thirteenth magnetoresistive resistor.
  • a sixth pair of magnetic resistances is constituted by the sixth magnetic resistance and the fourteenth magnetic resistance.
  • a seventh magnetoresistance pair is formed by the seventh magnetoresistance and the fifteenth magnetoresistance.
  • An eighth magnetoresistance pair is constituted by the eighth magnetoresistance and the sixteenth magnetoresistance.
  • the first to eighth magnetoresistive pairs are divided into eight equally divided regions in the circumferential direction on the upper surface of the substrate.
  • FIG. 1 is a block diagram of a magnetic sensor module according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of a magnetic sensor that constitutes the above magnetic sensor module.
  • FIG. 3A is a schematic view of a rotation detection device using the magnetic sensor module of the same.
  • FIG. 3B is a schematic view showing an example of a control system using the above rotation detection device.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of detecting the rotation of the above magnetic sensor.
  • FIG. 5 is a top view of a magnetoresistive element used in the magnetic sensor module of the same.
  • FIG. 6 is a top view of a modification of the magnetoresistive element used in the magnetic sensor module of the same.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the above magnetic sensor module.
  • FIG. 1 is a view showing a magnetic sensor module 1000.
  • the magnetic sensor module 1000 includes a magnetic sensor 100a and a magnetic sensor 100b.
  • the magnetic sensor 100a has a magnetoresistive element 123 and a detection circuit 10a.
  • the magnetic sensor 100b includes a magnetoresistive element 124 and a detection circuit 10b.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the magnetic sensor module 1000 of the present embodiment.
  • the magnetic sensor module 1000 includes magnetoresistive elements 123 and 124, detection circuits 10a and 10b, a die pad 130, a wire 134, a sealing resin 138, and a lead 132.
  • the magnetoresistive element 123 and the magnetoresistive element 124 are formed of one chip.
  • the detection circuits 10 a and 10 b are placed on the die pad 130.
  • a chip is placed on the detection circuits 10a and 10b.
  • the magnetoresistive element 123 configured in the chip is connected to the detection circuit 10 a by a wire 134.
  • the magnetoresistive element 124 configured in the chip is connected to the detection circuit 10 b by a wire 134.
  • the sealing resin 138 seals the magnetoresistive elements 123 and 124, the detection circuits 10a and 10b, the die pad 130, the wire 134, and the die pad 130.
  • the leads 132 extend from the sealing resin 138 to electrically connect with the outside.
  • the magnetic sensors 100a and 100b will be described.
  • the magnetic sensor 100 a and the magnetic sensor 100 b have the same configuration to ensure redundancy. Therefore, the magnetic sensors 100 a and 100 b will be described as the magnetic sensor 100 here.
  • the magnetoresistive element 123 and the magnetoresistive element 124 will be described as the magnetoresistive element 12.
  • the detection circuit 10 a and the detection circuit 10 b will be described as the detection circuit 10.
  • FIG. 2 is a block diagram of the magnetic sensor 100. As shown in FIG. 1
  • the magnetic sensor 100 includes a magnetoresistive element 12 and a detection circuit 10 electrically connected to the magnetoresistive element 12.
  • the magnetoresistive element 12 includes a sine first magnetic resistor 12 a, a sine second magnetic resistor 12 b, a sine third magnetic resistor 12 c, and a sine fourth magnetic resistor 12 d. Furthermore, the magnetoresistive element 12 includes a cosine first magnetic resistor 12 e, a cosine second magnetic resistor 12 f, a cosine third magnetic resistor 12 g, and a cosine fourth magnetic resistor 12 h.
  • Each of the magnetic resistances 12a to 12h is a metal pattern having a magnetoresistive effect including an iron-nickel alloy provided on a substrate such as silicon, and it corresponds to a change in direction and magnitude of an externally applied magnetic field. Electrical resistance changes.
  • a first bridge circuit WB1 is configured by the sine first magnetic resistance 12a to the sine fourth magnetic resistance 12d. That is, in the first bridge circuit WB1, a circuit in which the sine first magnetic resistance 12a and the sine third magnetic resistance 12c are connected in series, and the sine second magnetic resistance 12b and the sine fourth magnetic resistance 12d are connected in series. These circuits are connected in parallel and formed. Further, one end of the first bridge circuit WB1 is connected to the potential VS, and the other end is grounded to the ground (GND in the figure).
  • a second bridge circuit WB2 is configured by the cosine first magnetic resistance 12e to the cosine fourth magnetic resistance 12h. That is, in the second bridge circuit WB2, a circuit in which the first cosine magnetic resistor 12e and the third cosine magnetic resistor 12g are connected in series, and the second cosine magnetic resistor 12f and the fourth cosine magnetic resistor 12h are connected in series. These circuits are connected in parallel and formed. Further, one end of the second bridge circuit WB2 is connected to the potential VC, and the other end is grounded to the ground (GND in the figure).
  • the first bridge circuit WB1 is arranged to be rotated by 45 ° with respect to the second bridge circuit WB2.
  • the second bridge circuit WB2 is arranged to be rotated by 45 ° with respect to the first bridge circuit WB1.
  • the magnetic sensor 100 is disposed in the vicinity of a magnet connected via a gear or the like to a rotating member (for example, a steering shaft or the like) which is an object to be measured.
  • a rotating member for example, a steering shaft or the like
  • the resistance value of each of the magnetic resistances 12a to 12h changes in accordance with the change of the external magnetic field (or the rotating magnetic field) applied from the magnet. Therefore, from the connection portion between the sine first magnetic resistance 12a and the sine third magnetic resistance 12c, which constitute the first bridge circuit WB1, and the connection between the sine second magnetic resistance 12b and the sine fourth magnetic resistance 12d, Two sinusoidal signals having a phase difference of 180 ° are output.
  • connection portion between the cosine first magnetic resistance 12e and the cosine third magnetic resistance 12g which constitute the second bridge circuit WB2 and from the connection portion between the cosine second magnetic resistance 12f and the cosine fourth magnetic resistance 12h.
  • Two cosine-wave-like signals that are 180 ° out of phase with each other are output. While a sine wave signal can be obtained from the first bridge circuit WB1, a cosine wave signal (a signal that is 90 ° out of phase with the sine wave signal) can be obtained from the second bridge circuit WB2. The reason is that the first bridge circuit WB1 is arranged to be rotated 45 ° with respect to the second bridge circuit WB2.
  • FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the magnetic sensor 100 for detecting the rotation.
  • two signals output from the first bridge circuit WB1 are denoted as + sin signal and ⁇ sin signal
  • two signals output from the second bridge circuit WB2 are denoted as + cos signal and ⁇ cos signal.
  • the detection circuit 10 receives various signals such as + sin signal, ⁇ sin signal, + cos signal, ⁇ cos signal, and also performs amplification, AD conversion, etc. on the + sin signal, ⁇ sin signal, + cos signal, ⁇ cos signal. Have a configuration to be performed.
  • the signal from each magnetoresistive element can be described as a "1st rotation signal.”
  • the first amplifier 14a amplifies the + sin signal.
  • the second amplifier 14b amplifies the -sin signal.
  • the third amplifier 14c amplifies the + cos signal.
  • the fourth amplifier 14d amplifies the -cos signal.
  • the first differential amplifier 16a differentially amplifies the + sin signal and the ⁇ sin signal output from the first bridge circuit WB1 to generate a sin signal having a double amplitude.
  • This sin signal may be described as a "first signal”.
  • the first bridge circuit WB1 can be described as a first magnetoresistive element, and a signal from the first bridge circuit WB1 can be described as a first detection signal.
  • the second differential amplifier 16 b differentially amplifies the + cos signal and the ⁇ cos signal output from the second bridge circuit WB 2 to generate a cos signal having a double amplitude.
  • This cos signal may be described as a "second signal”.
  • the second bridge circuit WB2 can be described as a second magnetoresistance element, and a signal from the second bridge circuit WB2 can be described as a second detection signal.
  • the first AD converter 18a A / D converts the signal from the first differential amplifier 16a at a predetermined sampling period, and outputs the signal as a sin signal (digital signal).
  • the second AD converter 18 b A / D converts the signal from the second differential amplifier 16 b at a predetermined sampling period, and outputs the signal as a cos signal (digital signal).
  • the first Hall element 40a is a Hall element having detection sensitivity to a magnetic field in the direction perpendicular or parallel to the circuit board on which the detection circuit 10 is provided, and the direction and the magnitude of the above-mentioned external magnetic field (rotational magnetic field) Detects a change in the signal and outputs a detection signal.
  • the second Hall element 40b is a Hall element having detection sensitivity to a magnetic field in a direction perpendicular or parallel to the circuit board on which the detection circuit 10 is provided.
  • the second Hall element 40b has the direction and the magnitude of the external magnetic field (rotational magnetic field) described above. Detect a change and output a detection signal.
  • a signal from each Hall element can be described as a "second rotation signal”.
  • the first amplifier 42a amplifies the signal from the first Hall element 40a.
  • the second amplifier 42b amplifies the signal from the second Hall element 40b.
  • the first comparator 44a converts the signal from the first amplifier 42a into a first pulse signal which is a rectangular wave signal.
  • the second comparator 44b converts the signal from the second amplifier 42b into a second pulse signal which is a rectangular wave signal.
  • the first Hall element 40a is arranged to be rotated by 90 ° with respect to the second Hall element 40b (in another expression, the second Hall element 40b is 90 ° with respect to the first Hall element 40a) Are placed in rotation). Therefore, the first pulse signal (in another expression, the signal from the first Hall element 40a) and the second pulse signal (the signal from the second Hall element 40b) become signals having a phase difference of 90 degrees with each other. .
  • the arithmetic circuit 70 includes an angle detection circuit 70a and a rotation speed detection circuit 70b.
  • the angle detection circuit 70a detects the rotation angle of the magnet described above from the sin signal (digital signal), cos signal (digital signal), the first pulse signal, and the second pulse signal, and outputs a signal (Vout). Specifically, the rotation angle is detected by performing an arctan operation on the sin signal and the cos signal. The angle detection circuit 70a outputs an angle signal representing a rotation angle after the arctan calculation is performed. In another expression, the angle detection circuit 70a receives the sin signal (first signal) and the cos signal (second signal). The angle detection circuit 70a converts a sin signal (first signal) and a cos signal (second signal) to generate and output an angle signal (which may be described as a third signal). The angle detection circuit 70a may be described as an arctan circuit.
  • the rotation number detection circuit 70b measures the rotation number of the above-mentioned magnet from the first pulse signal and the second pulse signal.
  • a signal having a waveform of Sin2 ⁇ and Cos2 ⁇ with respect to the rotation angle ⁇ of the detection target member is obtained.
  • a magnetic sensor having only a magnetoresistive element can detect only up to 180 degrees (in such a magnetic sensor, for example, 90 degrees and 270 degrees become the same signal and can not be discriminated).
  • the magnetic sensor provided with the Hall element can detect up to 360 degrees.
  • the magnetic sensor 100 detects the rotation angle of the detection target member at 360 degrees by using the magnetoresistive element and the hall element in combination.
  • the sine first to fourth magnetoresistors 12a to 12d included in the magnetoresistive element 123 are collectively referred to as a "first magnetoresistive group 123a”, and a cosine first magnetoresistance 12e to a cosine fourth magnetoresistive resistor of the magnetoresistive element 123.
  • 12h is collectively referred to as "the second magnetoresistive group 123b”.
  • the sine first to fourth magnetoresistors 12a to 12d included in the magnetoresistive element 124 are collectively referred to as "first magnetoresistive group 124a”, and cosine first magnetoresistance 12e to cosine first included in the magnetoresistive element 124.
  • the four magnetic resistances 12 h may be collectively referred to as “second magnetic resistance group 124 b”.
  • the group 124 b) is provided on a substrate whose main surface is an XY plane constituted by X and Y axes orthogonal to each other.
  • the magnetoresistive element 123 and the magnetoresistive element 124 are provided on the substrate to form a one-chip structure.
  • the sixteen magnetic resistances of the magnetoresistive elements 123 and 124 are disposed between the first circle A1 and the second circle B1.
  • the centers of the first circle A1 and the second circle B1 coincide with each other.
  • the second circle B1 is larger than the first circle A1.
  • the area between the first circle A1 and the second circle B1 is referred to as an annular region CR.
  • the sixteen magnetoresistances of the magnetoresistance elements 123 and 124 have a set that is line-symmetrical to a predetermined straight line.
  • the axisymmetrically arranged sets of magnetoresistors are referred to as magnetoresistor pairs MRP.
  • the magnetoresistive pair MRP has a first magnetoresistive pair MRP1 to an eighth magnetoresistive pair MRP8.
  • the predetermined straight line passes through the center of the first circle and has an inclination of 45 n ° (where n is 0, 1 or 2) with respect to the X axis.
  • the two magnetoresistances included in a certain set may be denoted as “one magnetoresistance” and “other magnetoresistance”.
  • the annular region CR has regions R1 to R8 equally divided into eight in the circumferential direction. The regions R1 to R8 are arranged in this order in the circumferential direction. In one region R, one magnetoresistive pair MRP is arranged.
  • the predetermined straight line mentioned above becomes a bisector in each area.
  • the magnetoresistive pair MRP1 is disposed.
  • the magnetoresistance pair MRP1 is composed of the magnetoresistance 12a of the first magnetoresistance group 123a and the magnetoresistance 12a of the first magnetoresistance group 124a.
  • the magnetoresistive pair MRP2 is disposed.
  • the magnetoresistive pair MRP2 is configured of the magnetoresistive element 12e of the second magnetoresistive group 123b and the magnetoresistive element 12e of the second magnetoresistive group 124b.
  • the magnetoresistive pair MRP3 is disposed.
  • the magnetoresistance pair MRP3 is composed of the magnetoresistance 12b of the first magnetoresistance group 123a and the magnetoresistance 12b of the first magnetoresistance group 124a.
  • the magnetoresistive pair MRP4 is disposed.
  • the magnetoresistance pair MRP4 is configured of the magnetoresistance 12f of the second magnetoresistance group 123b and the magnetoresistance 12f of the second magnetoresistance group 124b.
  • a magnetoresistive pair MRP5 is disposed in the region R5.
  • the magnetoresistance pair MRP5 is configured of the magnetoresistance 12c of the first magnetoresistance group 123a and the magnetoresistance 12c of the first magnetoresistance group 124a.
  • the magnetoresistive pair MRP6 is disposed.
  • the magnetoresistance pair MRP6 is configured of the magnetoresistance 12g of the second magnetoresistance group 123b and the magnetoresistance 12g of the second magnetoresistance group 124b.
  • the magnetoresistive pair MRP7 is disposed in the region R7.
  • the magnetoresistance pair MRP7 is composed of the magnetoresistance 12d of the first magnetoresistance group 123a and the magnetoresistance 12d of the first magnetoresistance group 124a.
  • a magnetoresistive pair MRP8 is disposed in the region R8, a magnetoresistive pair MRP8 is disposed.
  • the magnetoresistance pair MRP8 is configured of the magnetoresistance 12h of the second magnetoresistance group 123b and the magnetoresistance 12h of the second magnetoresistance group 124b.
  • the magnetoresistive pair By arranging the magnetoresistive pair in this manner, the symmetry of the magnetoresistive element 123 and the magnetoresistive element 124 is enhanced. Therefore, an output of the same phase can be obtained from the first magnetoresistive group 123 a of the magnetoresistive element 123 and the first magnetoresistive group 124 a of the magnetoresistive element 124. Similarly, outputs of the same phase can be obtained from the second magnetic resistance group 123 b of the magnetic resistance element 123 and the second magnetic resistance group 124 b of the magnetic resistance element 124. Furthermore, the detection circuit 10a and the detection circuit 10b are also separately arranged. Thus, the magnetic sensor module 1000 has high redundancy by the two magnetic sensors 100 (100a, 100b).
  • the above-described magnetic sensor 100 has been described as a structure in which the magnetic resistance and the other magnetic resistance are in line symmetry on one side of the magnetic resistance pair.
  • the present disclosure is not limited to this structure.
  • modifications of the magnetoresistive pair will be described.
  • FIG. 6 is a top view showing the magnetoresistive elements 123 and 124 in the modification.
  • the other parts are the same as those of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the group 124 b) is provided on a substrate whose main surface is an XY plane constituted by X and Y axes orthogonal to each other.
  • the magnetoresistive element 123 and the magnetoresistive element 124 are provided on the substrate to form a one-chip structure.
  • the sixteen magnetic resistances of the magnetoresistive elements 123 and 124 are disposed between the first circle A1 and the second circle B1.
  • the centers of the first circle A1 and the second circle B1 coincide with each other.
  • the second circle B1 is larger than the first circle A1.
  • the area between the first circle A1 and the second circle B1 is referred to as an annular region CR.
  • the sixteen magnetoresistances of the magnetoresistance elements 123 and 124 have eight magnetoresistance pairs MRPA1 to MRPA8. Each magnetoresistive pair is formed of a combination of two magnetoresistives. Note that the two magnetoresistances included in a certain set may be denoted as “one magnetoresistance” and “other magnetoresistance”.
  • the annular region CR has regions R1 to R8 equally divided into eight in the circumferential direction. The regions R1 to R8 are arranged in this order in the circumferential direction. In one region R, one magnetoresistive pair MRPA is arranged.
  • each magnetic resistance is a meander structure.
  • the magnetoresistive pair has a structure in which the convex portion (folded portion) in the meander structure of one magnetic resistance is disposed between the other convex portion (folded portion).
  • the projections in one magnetoresistance meander structure are arranged to enter the recesses in the other magnetoresistance meander structure.
  • outputs of the same phase can be obtained from the first magnetic resistance group 123 a in the magnetic resistance element 123 and the first magnetic resistance group 124 a in the magnetic resistance element 124.
  • outputs of the same phase can be obtained from the second magnetic resistance group 123 b of the magnetic resistance element 123 and the second magnetic resistance group 124 b of the magnetic resistance element 124.
  • the detection circuit 10a and the detection circuit 10b are also separately arranged.
  • the magnetic sensor module 1000 has high redundancy due to the two magnetic sensors 100.
  • the above-described magnetic sensor module 1000 has been described as having a structure in which two detection circuits 10a and 10b are arranged individually, it is also possible to configure one detection circuit having both functions of two detection circuits 10a and 10b. it can.
  • one of the sine wave signal output from the magnetoresistive element 123 and the sine wave signal output from the magnetoresistive element 124 input to the detection circuit is selected and input to the detection circuit.
  • One of the cosine wave signal output from the magnetoresistive element 123 and the cosine wave signal output from the magnetoresistive element 124 is selected, and the selected sine wave signal and the selected cosine wave signal are used.
  • Rotation angle information can be formed. The rotation angle information can also be formed using the sine wave signal not selected in the selection and the cosine wave signal not selected in the selection.
  • FIG. 3A is a schematic view of a rotation detection device 150 using the magnetic sensor module 1000.
  • the rotation detection device 150 includes a magnetic sensor module 1000, a detection target magnet 142, a rotation shaft 144 supporting the detection target magnet 142, a bearing 146 supporting the rotation shaft 144, and a motor 158 rotating the rotation shaft 144. Prepare.
  • FIG. 3B is a schematic view showing an example of a control system using the rotation detection device 150. As shown in FIG.
  • the control system includes a steering wheel 152, a steering torque 154, a torque sensor 156, a motor 158, a magnetic sensor 100, and an ECU 160 (electronic control unit).
  • the driver rotates the steering wheel 152 to switch the direction of the vehicle
  • the connected steering torque 154 rotates in the same direction as the rotation.
  • the torque sensor 156 detects relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft as the steering wheel 152 rotates, and transmits an electrical signal to the ECU 160.
  • the motor 158 is a motor for assisting the steering wheel 152 and the steering torque 154, and assists the driver to easily switch the direction of the vehicle.
  • a magnetic sensor module 1000 is attached to the motor 158 and can be used to control the motor by detecting the rotation angle of the motor.
  • the magnetic sensor module (position detection device) of the present invention has high accuracy or high reliability, it is useful as, for example, a magnetic sensor module used for detecting a steering angle of a car or the like.

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本発明の課題は、精度、あるいは信頼性を向上した磁気センサモジュールを提供することである。本発明の磁気センサモジュール（１０００）は、第１の磁気抵抗素子（１２）と、第２の磁気抵抗素子と、第１の磁気抵抗素子から出力される信号と、第２の磁気抵抗素子から出力される信号と、が入力される検出回路（１０）と、を備える。第１の磁気抵抗素子（１２）は、正弦波の信号を形成する第１のブリッジ回路（ＷＢ１）と余弦波の信号を形成する第２のブリッジ回路（ＷＢ２）を有する。第２の磁気抵抗素子は、正弦波の信号を形成する第３のブリッジ回路と余弦波の信号を形成する第４のブリッジ回路を有する。第１から第８の磁気抵抗対（ＭＲＰ１～ＭＲＰ８）は、基板の上面において周回方向に８等分された領域（Ｒ１～Ｒ８）に分かれて配置されている。

Description

磁気センサモジュール
　本発明は、車の舵角検出等に用いられる磁気センサモジュールに関する。
　従来、磁気抵抗素子を用いて舵角などを含む物体の回転を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１～３が知られている。
　また、磁気抵抗素子とホール素子とを組み合わせた磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献４、５が知られている。
　また、検出系統を２系統設けてセンサの冗長性を向上する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献６～８が知られている。
　また、ＮｉＦｅ合金からなる磁気抵抗膜を用いて、外部の磁界を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献９～１２が知られている。
　また、２つのセンサを縦方向に重ねて１つのパッケージにした磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１３～１７が知られている。
　また、磁気抵抗素子群を同心円状に配置する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１８、１９が知られている。
　しかしながら、上記従来の磁気センサでは、増大し続けている高精度、高信頼性への要求に応えるには不十分である。
特開２０１４－２０９１２４号公報 特許第５７０８９８６号公報 特開２００７－１５５６６８号公報 特許第４１３８９５２号公報 特許第５０８３２８１号公報 特許第３４７４０９６号公報 特許第４８６３９５３号公報 特許第５６３８９００号公報 特公平４－２６２２７号公報 特開２００４－１７２４３０号公報 特開２０１５－０８２６３３号公報 特開２０１５－１０８５２７号公報 特許第５９６１７７７号公報 米国特許出願公開第２０１５／０１９８６７８号明細書 米国特許第９１５１８０９号明細書 米国特許第８８４１７７６号明細書 米国特許第７９０６９６１号明細書 特許第５９９１０３１号公報 特表２００７－５１６４１５号公報
　そこで本発明は、精度、あるいは、信頼性を向上した磁気センサモジュールを提供する。
　上記目的を解決するために本発明の一態様に係る磁気センサモジュールは、第１の磁気抵抗素子と、第２の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子から出力される信号と、前記第２の磁気抵抗素子から出力される信号と、が入力される検出回路と、を備える。前記第１の磁気抵抗素子は、正弦波の信号を形成する第１のブリッジ回路と余弦波の信号を形成する第２のブリッジ回路を有する。前記第１のブリッジ回路は、第１から第４の磁気抵抗からなる。前記第２のブリッジ回路は、第５から第８の磁気抵抗からなる。前記第２の磁気抵抗素子は、正弦波の信号を形成する第３のブリッジ回路と余弦波の信号を形成する第４のブリッジ回路を有する。前記第３のブリッジ回路は、第９から第１２の磁気抵抗からなる。前記第４のブリッジ回路は、第１３から第１６の磁気抵抗からなる。前記第１の磁気抵抗と前記第９の磁気抵抗で第１の磁気抵抗対が構成されている。前記第２の磁気抵抗と前記第１０の磁気抵抗で第２の磁気抵抗対が構成されている。前記第３の磁気抵抗と前記第１１の磁気抵抗で第３の磁気抵抗対が構成されている。前記第４の磁気抵抗と前記第１２の磁気抵抗で第４の磁気抵抗対が構成されている。前記第５の磁気抵抗と前記第１３の磁気抵抗で第５の磁気抵抗対が構成されている。前記第６の磁気抵抗と前記第１４の磁気抵抗で第６の磁気抵抗対が構成されている。前記第７の磁気抵抗と前記第１５の磁気抵抗で第７の磁気抵抗対が構成されている。前記第８の磁気抵抗と前記第１６の磁気抵抗で第８の磁気抵抗対が構成されている。前記第１から第８の磁気抵抗対は、基板の上面において周回方向に８等分された領域に分かれて配置されている。
図１は、本実施の形態の磁気センサモジュールのブロック図である。 図２は、同上の磁気センサモジュールを構成する磁気センサのブロック図である。 図３Ａは、同上の磁気センサモジュールを用いた回転検出装置の模式図である。図３Ｂは、同上の回転検出装置を用いた制御システムの一例を示す模式図である。 図４は、同上の磁気センサの回転を検出する方法を説明する図である。 図５は、同上の磁気センサモジュールに用いられる磁気抵抗素子の上面図である。 図６は、同上の磁気センサモジュールに用いられる磁気抵抗素子の変形例の上面図である。 図７は、同上の磁気センサモジュールの断面図である。
　以下、本発明の実施の形態における磁気センサモジュールについて図面を参照しながら説明する。
　図１は、磁気センサモジュール１０００を示す図である。磁気センサモジュール１０００は、磁気センサ１００ａと、磁気センサ１００ｂとを備える。磁気センサ１００ａは、磁気抵抗素子１２３と、検出回路１０ａとを有する。磁気センサ１００ｂは、磁気抵抗素子１２４と検出回路１０ｂを有する。
　図７は、本実施の形態の磁気センサモジュール１０００の断面図である。磁気センサモジュール１０００は、磁気抵抗素子１２３、１２４と、検出回路１０ａ、１０ｂと、ダイパッド１３０と、ワイヤ１３４と、封止樹脂１３８と、リード１３２と、を備える。なお、磁気抵抗素子１２３と磁気抵抗素子１２４は１枚のチップで構成される。
　ダイパッド１３０には、検出回路１０ａ、１０ｂが置かれる。
　検出回路１０ａ、１０ｂの上には、チップが置かれる。
　チップに構成された磁気抵抗素子１２３は、検出回路１０ａとワイヤ１３４で接続される。チップに構成された磁気抵抗素子１２４は、検出回路１０ｂとワイヤ１３４で接続される。
　封止樹脂１３８は、磁気抵抗素子１２３、１２４、検出回路１０ａ、１０ｂ、ダイパッド１３０、ワイヤ１３４及びダイパッド１３０を封止する。なお、リード１３２は、封止樹脂１３８から延出して外部との電気的接続を行う。
　次に、磁気センサ１００ａ、１００ｂについて説明する。なお、磁気センサ１００ａと磁気センサ１００ｂは、冗長性を確保するため同様の構成である。したがって、ここでは、磁気センサ１００ａ、１００ｂは磁気センサ１００として説明する。磁気抵抗素子１２３と磁気抵抗素子１２４は磁気抵抗素子１２として説明する。検出回路１０ａと検出回路１０ｂは、検出回路１０として説明する。
　図２は、磁気センサ１００のブロック図である。
　磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２と、磁気抵抗素子１２と電気的に接続する検出回路１０と、を備える。
　磁気抵抗素子１２は、正弦第１磁気抵抗１２ａ、正弦第２磁気抵抗１２ｂ、正弦第３磁気抵抗１２ｃ、及び、正弦第４磁気抵抗１２ｄを備える。さらに、磁気抵抗素子１２は、余弦第１磁気抵抗１２ｅ、余弦第２磁気抵抗１２ｆ、余弦第３磁気抵抗１２ｇ、及び、余弦第４磁気抵抗１２ｈを備える。各磁気抵抗１２ａ～１２ｈは、シリコンなどの基板の上に設けられた、鉄－ニッケル合金を含む磁気抵抗効果を有する金属パターンであり、外部から与えられる磁界の向き及び大きさの変化に応じて電気抵抗が変化する。各磁気抵抗１２ａ～１２ｈを「磁気抵抗パターン」と記載してもよい。正弦第１磁気抵抗１２ａ～正弦第４磁気抵抗１２ｄで第１のブリッジ回路ＷＢ１を構成している。すなわち、第１のブリッジ回路ＷＢ１は、正弦第１磁気抵抗１２ａと正弦第３磁気抵抗１２ｃとを直列に接続した回路と、正弦第２磁気抵抗１２ｂと正弦第４磁気抵抗１２ｄとを直列に接続した回路とが、並列に接続されて形成されている。また、第１のブリッジ回路ＷＢ１の一方の端部が電位ＶＳに接続され、他方の端部がグランド（図中のＧＮＤ）に接地されている。
　余弦第１磁気抵抗１２ｅ～余弦第４磁気抵抗１２ｈで第２のブリッジ回路ＷＢ２を構成している。すなわち、第２のブリッジ回路ＷＢ２は、余弦第１磁気抵抗１２ｅと余弦第３磁気抵抗１２ｇとを直列に接続した回路と、余弦第２磁気抵抗１２ｆと余弦第４磁気抵抗１２ｈとを直列に接続した回路とが、並列に接続されて形成されている。また、第２のブリッジ回路ＷＢ２の一方の端部が電位ＶＣに接続され、他方の端部がグランド（図中のＧＮＤ）に接地されている。
　ここで、第１のブリッジ回路ＷＢ１は、第２のブリッジ回路ＷＢ２に対して、４５°回転させて配置されている。別の表現では、第２のブリッジ回路ＷＢ２は、第１のブリッジ回路ＷＢ１に対して、４５°回転させて配置されている。
　ここで、磁気センサ１００は、被測定物である回転部材（例えばステアリングシャフトなど）とギヤなどを介して連結される磁石の近傍に配置される。このとき、この磁石から与えられる外部磁界（あるいは回転磁界）の変化に応じて各磁気抵抗１２ａ～１２ｈの抵抗値が変化する。よって、第１のブリッジ回路ＷＢ１を構成する正弦第１磁気抵抗１２ａと正弦第３磁気抵抗１２ｃとの接続部と、正弦第２磁気抵抗１２ｂと正弦第４磁気抵抗１２ｄとの接続部とから、互いに位相が１８０°異なる正弦波状の２つの信号が出力される。同時に、第２のブリッジ回路ＷＢ２を構成する余弦第１磁気抵抗１２ｅと余弦第３磁気抵抗１２ｇとの接続部と、余弦第２磁気抵抗１２ｆと余弦第４磁気抵抗１２ｈとの接続部とからも、互いの位相が１８０°異なる余弦波状の２つの信号が出力される。なお、第１のブリッジ回路ＷＢ１から正弦波状の信号が得られるのに対し、第２のブリッジ回路ＷＢ２から余弦波状の信号（正弦波状の信号に対して９０°位相がずれた信号）が得られるのは、第１のブリッジ回路ＷＢ１が第２のブリッジ回路ＷＢ２に対して、４５°回転させて配置されているためである。
　図４は、磁気センサ１００が回転を検出する動作を説明するための波形図である。ここで、第１のブリッジ回路ＷＢ１から出力される２つの信号を＋ｓｉｎ信号，－ｓｉｎ信号とし、第２のブリッジ回路ＷＢ２から出力される２つの信号を＋ｃｏｓ信号，－ｃｏｓ信号として表記する。
　検出回路１０は、＋ｓｉｎ信号，－ｓｉｎ信号，＋ｃｏｓ信号，－ｃｏｓ信号が入力されるとともに、＋ｓｉｎ信号，－ｓｉｎ信号、＋ｃｏｓ信号，－ｃｏｓ信号に対して増幅、ＡＤ変換など各種の信号処理を行う構成を備える。
　なお、各磁気抵抗素子からの信号を「第１回転信号」と記載することができる。
　以下、検出回路１０の構成及び動作について具体的に説明する。
　第１増幅器１４ａは、＋ｓｉｎ信号を増幅する。
　第２増幅器１４ｂは、－ｓｉｎ信号を増幅する。
　第３増幅器１４ｃは、＋ｃｏｓ信号を増幅する。
　第４増幅器１４ｄは、－ｃｏｓ信号を増幅する。
　第１差動増幅器１６ａは、第１のブリッジ回路ＷＢ１から出力される＋ｓｉｎ信号と－ｓｉｎ信号とを差動増幅して２倍の振幅からなるｓｉｎ信号を生成する。このｓｉｎ信号を「第１信号」と記載してもよい。
　なお、第１のブリッジ回路ＷＢ１を第１磁気抵抗素子、第１のブリッジ回路ＷＢ１からの信号を第１検出信号、と記載することができる。
　第２差動増幅器１６ｂは、第２のブリッジ回路ＷＢ２から出力される＋ｃｏｓ信号と－ｃｏｓ信号とを差動増幅して２倍の振幅からなるｃｏｓ信号を生成する。このｃｏｓ信号を「第２信号」と記載してもよい。
　なお、第２のブリッジ回路ＷＢ２を第２磁気抵抗素子、第２のブリッジ回路ＷＢ２からの信号を第２検出信号、と記載することができる。
　第１ＡＤ変換器１８ａは、第１差動増幅器１６ａからの信号を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換し、ｓｉｎ信号（デジタル信号）として出力する。
　第２ＡＤ変換器１８ｂは、第２差動増幅器１６ｂからの信号を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換し、ｃｏｓ信号（デジタル信号）として出力する。
　第１ホール素子４０ａは、検出回路１０を設ける回路基板に対して垂直、あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさの変化を検出し、検出信号を出力する。
　第２ホール素子４０ｂは、検出回路１０を設ける回路基板に対して垂直あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさの変化を検出し、検出信号を出力する。
　なお、各ホール素子からの信号を「第２回転信号」と記載することができる。
　第１増幅器４２ａは、第１ホール素子４０ａからの信号を増幅する。
　第２増幅器４２ｂは、第２ホール素子４０ｂからの信号を増幅する。
　第１コンパレーター４４ａは、第１増幅器４２ａからの信号を矩形波信号である第１パルス信号に変換する。
　第２コンパレーター４４ｂは、第２増幅器４２ｂからの信号を矩形波信号である第２パルス信号に変換する。
　ここで、第１ホール素子４０ａは、第２ホール素子４０ｂに対して９０°回転して配置されている（別の表現では、第２ホール素子４０ｂは、第１ホール素子４０ａに対して９０°回転して配置されている）。このため、第１パルス信号（別の表現では、第１ホール素子４０ａからの信号）及び第２パルス信号（第２ホール素子４０ｂからの信号）は、互いに９０度の位相差を持つ信号となる。
　演算回路７０は、角度検出回路７０ａ、回転数検出回路７０ｂ、を備える。
　角度検出回路７０ａは、ｓｉｎ信号（デジタル信号）、ｃｏｓ信号（デジタル信号）、第１パルス信号及び第２パルス信号から、前述した磁石の回転角を検出し信号（Ｖｏｕｔ）を出力する。具体的には、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号とに対してａｒｃｔａｎ演算を行うことで回転角を検出する。角度検出回路７０ａは、ａｒｃｔａｎ演算を行った後の回転角を表す角度信号を出力する。別の表現では、角度検出回路７０ａは、ｓｉｎ信号（第１信号）とｃｏｓ信号（第２信号）が入力される。角度検出回路７０ａは、ｓｉｎ信号（第１信号）とｃｏｓ信号（第２信号）とを変換して角度信号（第３信号と記載され得る）を生成、出力する。なお、角度検出回路７０ａをａｒｃｔａｎ回路と記載してもよい。
　回転数検出回路７０ｂは、第１パルス信号と第２パルス信号とから前述した磁石の回転数を計測する。
　なお、磁気抵抗素子では被検出部材の回転角θに対してＳｉｎ２θ、Ｃｏｓ２θの波形からなる信号が得られる。この為、磁気抵抗素子のみを備える磁気センサでは１８０度までしか検出できない（このような磁気センサでは、例えば９０度と２７０度が同じ信号となり判別ができない）。
　一方で、一般にホール素子では、被検出部材の回転角θに対してＳｉｎθ、Ｃｏｓθの波形からなる信号が得られる。この為、ホール素子を備える磁気センサでは３６０度まで検出できる。
　本実施の形態の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子とホール素子とを併用することによって被検出部材の回転角を３６０度で検出する。
　次に、磁気センサモジュール１０００を構成する磁気抵抗素子１２３、１２４のパターン構成について、図５を参照して説明する。
　磁気抵抗素子１２３が有する正弦第１磁気抵抗１２ａ～正弦第４磁気抵抗１２ｄを総称して「第１磁気抵抗群１２３ａ」、磁気抵抗素子１２３が有する余弦第１磁気抵抗１２ｅ～余弦第４磁気抵抗１２ｈを総称して「第２磁気抵抗群１２３ｂ」と記載する場合がある。同様に、磁気抵抗素子１２４が有する正弦第１磁気抵抗１２ａ～正弦第４磁気抵抗１２ｄを総称して「第１磁気抵抗群１２４ａ」、磁気抵抗素子１２４が有する余弦第１磁気抵抗１２ｅ～余弦第４磁気抵抗１２ｈを総称して「第２磁気抵抗群１２４ｂ」と記載する場合がある。
　磁気抵抗素子１２３が有する８個の磁気抵抗（第１磁気抵抗群１２３ａ、第２磁気抵抗群１２３ｂ）と磁気抵抗素子１２４が有する８個の磁気抵抗（第１磁気抵抗群１２４ａ、第２磁気抵抗群１２４ｂ）は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸により構成されるＸＹ平面を主面とする基板上に設けられている。磁気抵抗素子１２３と磁気抵抗素子１２４は基板上に設けられることで１チップ構造となる。また、磁気抵抗素子１２３、１２４が有する１６個の磁気抵抗は、第１円Ａ１と第２円Ｂ１との間に配置される。第１円Ａ１と第２円Ｂ１は互いに中心が一致する。第２円Ｂ１は第１円Ａ１より大きい。第１円Ａ１と第２円Ｂ１の間を環状領域ＣＲと称する。また、磁気抵抗素子１２３、１２４が有する１６個の磁気抵抗は、所定の直線に対して線対称な組を有する。この線対称に配置された磁気抵抗の組のことを磁気抵抗対ＭＲＰと称す。磁気抵抗対ＭＲＰは、第１の磁気抵抗対ＭＲＰ１から第８の磁気抵抗対ＭＲＰ８を有する。ここで、所定の直線とは、第１円の中心を通りＸ軸に対して傾き４５ｎ°（ここでｎは０、１または２）を有する。なお、ある組に含まれる２つの磁気抵抗は「一方の磁気抵抗」と「他方の磁気抵抗」と表記され得る。また、環状領域ＣＲは、周回方向において８等分された領域Ｒ１～Ｒ８を有する。領域Ｒ１～Ｒ８は、この順で周回方向に配置される。一つの領域Ｒの中には、一つの磁気抵抗対ＭＲＰが配置される。なお、上述した所定の直線は、各領域における二等分線となる。
　領域Ｒ１には、磁気抵抗対ＭＲＰ１が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ１は、第１磁気抵抗群１２３ａの磁気抵抗１２ａと、第１磁気抵抗群１２４ａの磁気抵抗１２ａで構成される。
　領域Ｒ２には、磁気抵抗対ＭＲＰ２が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ２は、第２磁気抵抗群１２３ｂの磁気抵抗１２ｅと、第２磁気抵抗群１２４ｂの磁気抵抗１２ｅで構成される。
　領域Ｒ３には、磁気抵抗対ＭＲＰ３が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ３は、第１磁気抵抗群１２３ａの磁気抵抗１２ｂと、第１磁気抵抗群１２４ａの磁気抵抗１２ｂで構成される。
　領域Ｒ４には、磁気抵抗対ＭＲＰ４が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ４は、第２磁気抵抗群１２３ｂの磁気抵抗１２ｆと、第２磁気抵抗群１２４ｂの磁気抵抗１２ｆで構成される。
　領域Ｒ５には、磁気抵抗対ＭＲＰ５が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ５は、第１磁気抵抗群１２３ａの磁気抵抗１２ｃと、第１磁気抵抗群１２４ａの磁気抵抗１２ｃで構成される。
　領域Ｒ６には、磁気抵抗対ＭＲＰ６が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ６は、第２磁気抵抗群１２３ｂの磁気抵抗１２ｇと、第２磁気抵抗群１２４ｂの磁気抵抗１２ｇで構成される。
　領域Ｒ７には、磁気抵抗対ＭＲＰ７が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ７は、第１磁気抵抗群１２３ａの磁気抵抗１２ｄと、第１磁気抵抗群１２４ａの磁気抵抗１２ｄで構成される。
　領域Ｒ８には、磁気抵抗対ＭＲＰ８が配置される。磁気抵抗対ＭＲＰ８は、第２磁気抵抗群１２３ｂの磁気抵抗１２ｈと、第２磁気抵抗群１２４ｂの磁気抵抗１２ｈで構成される。
　このように、磁気抵抗対を配置することで、磁気抵抗素子１２３と磁気抵抗素子１２４の対称性が高くなる。したがって、磁気抵抗素子１２３における第１磁気抵抗群１２３ａと磁気抵抗素子１２４における第１磁気抵抗群１２４ａから同位相の出力を得ることができる。同様に、磁気抵抗素子１２３における第２磁気抵抗群１２３ｂと磁気抵抗素子１２４における第２磁気抵抗群１２４ｂから同位相の出力を得ることができる。さらに、検出回路１０ａと検出回路１０ｂも別々に配置されている。したがって、磁気センサモジュール１０００は、２つの磁気センサ１００（１００ａ、１００ｂ）による高い冗長性を有する。
　なお、上述した磁気センサ１００は、磁気抵抗対を構成する一方に磁気抵抗と他方の磁気抵抗が線対称となる構造で説明した。本開示はこの構造に限定されない。以下に磁気抵抗対の変形例について説明する。
　図６は、変形例における磁気抵抗素子１２３、１２４を示す上面図である。他の部分については上述した実施の形態と同様であり説明を省略する。
　磁気抵抗素子１２３が有する８個の磁気抵抗（第１磁気抵抗群１２３ａ、第２磁気抵抗群１２３ｂ）と磁気抵抗素子１２４が有する８個の磁気抵抗（第１磁気抵抗群１２４ａ、第２磁気抵抗群１２４ｂ）は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸により構成されるＸＹ平面を主面とする基板上に設けられている。磁気抵抗素子１２３と磁気抵抗素子１２４は基板上に設けられることで１チップ構造となる。また、磁気抵抗素子１２３、１２４が有する１６個の磁気抵抗は、第１円Ａ１と第２円Ｂ１との間に配置される。第１円Ａ１と第２円Ｂ１は互いに中心が一致する。第２円Ｂ１は第１円Ａ１より大きい。第１円Ａ１と第２円Ｂ１の間を環状領域ＣＲと称する。また、磁気抵抗素子１２３、１２４が有する１６個の磁気抵抗は、８つの磁気抵抗対ＭＲＰＡ１～ＭＲＰＡ８を有する。各磁気抵抗対は、それぞれ２つの磁気抵抗の組み合わせにより構成される。なお、ある組に含まれる２つの磁気抵抗は「一方の磁気抵抗」と「他方の磁気抵抗」と表記され得る。また、環状領域ＣＲは、周回方向において８等分された領域Ｒ１～Ｒ８を有する。領域Ｒ１～Ｒ８はこの順で周回方向に配置される。一つの領域Ｒの中には、一つの磁気抵抗対ＭＲＰＡが配置される。
　また、各磁気抵抗はミアンダ構造である。磁気抵抗対は、一方の磁気抵抗のミアンダ構造における凸部（折り返し部）が、他方の凸部（折り返し部）の間に配置された構造である。言い換えると、一方の磁気抵抗のミアンダ構造における凸部が、他方の磁気抵抗のミアンダ構造における凹部に入り込むように配置された構造である。
　以上の構成とすることで、磁気抵抗素子１２３における第１磁気抵抗群１２３ａと磁気抵抗素子１２４における第１磁気抵抗群１２４ａから同位相の出力を得ることができる。同様に、磁気抵抗素子１２３における第２磁気抵抗群１２３ｂと磁気抵抗素子１２４における第２磁気抵抗群１２４ｂから同位相の出力を得ることができる。さらに、検出回路１０ａと検出回路１０ｂも別々に配置されている。したがって、磁気センサモジュール１０００は、２つの磁気センサ１００による高い冗長性を有する。
　なお、上述した磁気センサモジュール１０００においては、２つの検出回路１０ａ、１０ｂを個別に配置した構造で説明したが、２つの検出回路１０ａ、１０ｂの両方機能を有する一つの検出回路として構成することもできる。なお、この場合、検出回路に入力される磁気抵抗素子１２３から出力される正弦波の信号と磁気抵抗素子１２４から出力される正弦波の信号のいずれか一方を選択し、検出回路に入力される磁気抵抗素子１２３から出力される余弦波の信号と磁気抵抗素子１２４から出力される余弦波の信号のいずれか一方を選択し、選択された正弦波の信号と選択された余弦波の信号を用いて回転角情報を形成することができる。なお、上記選択において選択されなかった側の正弦波の信号と、上記選択において選択されなかった側の余弦波の信号を用いて回転角情報を形成することもできる。
　図３Ａは、磁気センサモジュール１０００を用いた回転検出装置１５０の模式図である。回転検出装置１５０は、磁気センサモジュール１０００と、検知対象磁石１４２と、検知対象磁石１４２を支持する回転軸１４４と、回転軸１４４を支持する軸受け１４６と、回転軸１４４を回転させるモータ１５８とを備える。
　図３Ｂは、回転検出装置１５０を用いた制御システムの一例を示す模式図である。
　制御システムは、ステアリングホイール１５２、操舵トルク１５４、トルクセンサ１５６、モータ１５８、磁気センサ１００、ＥＣＵ１６０（電子制御装置）を備える。運転者が自動車の方向を切り替えるために、ステアリングホイール１５２を回転させると、連結された操舵トルク１５４が回転と同方向に回転する。トルクセンサ１５６は、ステアリングホイール１５２の回転に伴う入力軸、出力軸の相対回転変位を検出し、電気信号をＥＣＵ１６０へと送信する。モータ１５８は、ステアリングホイール１５２と操舵トルク１５４を補助するためのモータであり、運転手が手軽に自動車の方向を切り替えるためのアシストを行う。モータ１５８には磁気センサモジュール１０００が取り付けられ、モータの回転角を検出することでモータを制御するために用いることができる。
　本発明の磁気センサモジュール（位置検出装置）は、高精度、あるいは高信頼性を有するので、例えば、車の舵角検出等に用いる磁気センサモジュールとして有用である。
　１０、１０ａ、１０ｂ　検出回路
　１２　磁気抵抗素子
　１２ａ　正弦第１磁気抵抗
　１２ｂ　正弦第２磁気抵抗
　１２ｃ　正弦第３磁気抵抗
　１２ｄ　正弦第４磁気抵抗
　１２ｅ　余弦第１磁気抵抗
　１２ｆ　余弦第２磁気抵抗
　１２ｇ　余弦第３磁気抵抗
　１２ｈ　余弦第４磁気抵抗
　１４ａ　第１増幅器
　１４ｂ　第２増幅器
　１４ｃ　第３増幅器
　１４ｄ　第４増幅器
　１５　オフセット調整回路
　１６ａ　第１差動増幅器
　１６ｂ　第２差動増幅器
　１７　ゲイン調整回路
　１８ａ　第１ＡＤ変換器
　１８ｂ　第２ＡＤ変換器
　４０ａ　第１ホール素子
　４０ｂ　第２ホール素子
　４２ａ　第１増幅器
　４２ｂ　第２増幅器
　４４ａ　第１コンパレーター
　４４ｂ　第２コンパレーター
　７０　演算回路
　７０ａ　角度検出回路
　７０ｂ　回転数検出回路
　１００、１００ａ、１００ｂ　磁気センサ
　１２３、１２４　磁気抵抗素子
　１３０　ダイパッド
　１３２　リード
　１３４　ワイヤ
　１３８　封止樹脂
　１４２　検知対象磁石
　１４４　回転軸
　１４６　軸受け
　１５０　回転検出装置
　１５２　ステアリングホイール
　１５４　操舵トルク
　１５６　トルクセンサ
　１５８　モータ
　１６０　ＥＣＵ
　１０００　磁気センサモジュール
　ＷＢ１　第１のブリッジ回路
　ＷＢ２　第２のブリッジ回路
　Ｒ１～Ｒ８　領域
　ＭＲＰ１～ＭＲＰ８　第１～第８磁気抵抗対

Claims (7)

  1. 　第１の磁気抵抗素子と、
    　第２の磁気抵抗素子と、
    　前記第１の磁気抵抗素子から出力される信号と、前記第２の磁気抵抗素子から出力される信号と、が入力される検出回路と、を備え、
    　前記第１の磁気抵抗素子は、正弦波の信号を形成する第１のブリッジ回路と余弦波の信号を形成する第２のブリッジ回路を有し、
    　前記第１のブリッジ回路は、第１から第４の磁気抵抗からなり、
    　前記第２のブリッジ回路は、第５から第８の磁気抵抗からなり、
    　前記第２の磁気抵抗素子は、正弦波の信号を形成する第３のブリッジ回路と余弦波の信号を形成する第４のブリッジ回路を有し、
    　前記第３のブリッジ回路は、第９から第１２の磁気抵抗からなり、
    　前記第４のブリッジ回路は、第１３から第１６の磁気抵抗からなり、
    　前記第１の磁気抵抗と前記第９の磁気抵抗で第１の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第２の磁気抵抗と前記第１０の磁気抵抗で第２の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第３の磁気抵抗と前記第１１の磁気抵抗で第３の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第４の磁気抵抗と前記第１２の磁気抵抗で第４の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第５の磁気抵抗と前記第１３の磁気抵抗で第５の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第６の磁気抵抗と前記第１４の磁気抵抗で第６の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第７の磁気抵抗と前記第１５の磁気抵抗で第７の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第８の磁気抵抗と前記第１６の磁気抵抗で第８の磁気抵抗対が構成されており、
    　前記第１から第８の磁気抵抗対は、基板の上面において周回方向に８等分された領域に分かれて配置されている、
    　磁気センサモジュール。
  2. 　前記第１から第１６の磁気抵抗は、それぞれミアンダ構造を有し、
    　前記第１から第８の磁気抵抗対の各々において、一方の磁気抵抗におけるミアンダ構造の凸部が、他方の磁気抵抗におけるミアンダ構造の隣接する凸部の間に配置されている、
    　請求項１に記載の磁気センサモジュール。
  3. 　前記基板の上面において周回方向に８等分された各領域に対して周回方向における二等分線を定義し、
    　前記第１から第８の磁気抵抗対の各々は、一方の磁気抵抗と他方の磁気抵抗が対応する領域の二等分線に対して線対称で配置されている、
    　請求項１に記載の磁気センサモジュール。
  4. 　前記検出回路は第１検出回路と第２検出回路とを有し、
    　前記第１検出回路は、前記第１の磁気抵抗素子から入力される正弦波の信号と、前記第１の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号とから第１角度信号を出力し、
    　前記第２検出回路は、前記第２の磁気抵抗素子から入力される正弦波の信号と、前記第２の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号とから第２角度信号を出力する、
    　請求項１～３のいずれかに記載の磁気センサモジュール。
  5. 　前記基板は前記第１検出回路と前記第２検出回路との上に配置される、
    　請求項４に記載の磁気センサモジュール。
  6. 　前記検出回路は、
    　前記第１の磁気抵抗素子から入力される正弦波の信号と、前記第１の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号もしくは前記第２の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号のいずれか一方の信号とから第１角度信号を出力し、
    　前記第２の磁気抵抗素子から入力される正弦波の信号と、前記第１の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号もしくは前記第２の磁気抵抗素子から入力される余弦波の信号のうち前記第１の角度信号の生成に選択されていない信号とから第２角度信号を出力する、
    　請求項１～３のいずれかに記載の磁気センサモジュール。
  7. 　前記磁気抵抗素子はニッケルと鉄を含む、
    　請求項１に記載の磁気センサモジュール。
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