磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法技术

本发明专利技术提供一种磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法，该磁场感测模块包括多个磁通集中器及多个单方向磁传感器。每一磁通集中器沿着第一方向延伸，且这些磁通集中器沿着第二方向排列。这些单方向磁传感器分别配置于对应至这些磁通集中器之间的位置及对应至这些磁通集中器的排列于第二方向上的两侧的位置，其中这些单方向磁传感器的感测方向实质上相同。

【技术实现步骤摘要】
磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法
本专利技术是有关于一种磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法。
技术介绍
随着便携式电子装置的普及，能够感应地磁方向的电子罗盘技术便受到重视。当电子罗盘应用于体积小的便携式电子装置（如智能手机）时，电子罗盘除了需符合体积小的需求之外，最好还能够达到三轴的感测，这是因为使用者以手握持手机时，有可能是倾斜地握持，且各种不同的握持角度也都可能产生。为了达到三轴的感测，一种现有技术是采用倾斜晶片技术，其为在硅基板上蚀刻出倾斜面，然后再将巨磁阻（giantmagnetoresistance,简称：GMR）多层膜结构或隧道磁阻（tunnelingmagnetoresistance,简称：TMR）多层膜结构形成于斜面上。然而，在倾斜面上沉积薄膜容易造成薄膜的厚度不均匀，且倾斜面上的蚀刻处理也是较为困难且良率较难控制的。另一种现有技术是采用复合式感测元件的方法来达到三轴的感测，具体而言，其利用两个彼此垂直配置的巨磁阻多层膜结构（或隧道磁阻多层膜结构）与一个霍尔元件（Hallelement）来达到三轴的感测。然而，由于霍尔元件的感测灵敏度不同于巨磁阻多层膜结构（或隧道磁阻多层膜结构）的感测灵敏度，这会造成其中一轴上的精确度与其他两轴上的精确度不同。如此一来，当使用者将便携式电子装置旋转至不同的角度时，将导致对同一磁场的感测灵敏度不同，进而造成使用上的困扰。在现有技术中，为了达到磁场的多轴感测，通常采用了二次以上的处理，也就是采用了两块以上的晶片的处理来制作出多轴向磁场感测模块，如此将使处理复杂化，且难以降低制作成本。专利
技术实现思路
本专利技术提供一种磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法。本专利技术的磁场感测模块，其可利用多个感测方向相同的单方向磁传感器来达到多轴向的磁场感测。本专利技术的测量方法，其可利用简易的方式来达到多轴向的磁场感测。本专利技术的磁场感测模块的制作方法，其可利用简易的制作过程制作出可达到多轴向磁场感测的磁场感测模块。本专利技术的一实施例的一种磁场感测模块包括多个磁通集中器及多个单方向磁传感器。每一磁通集中器沿着第一方向延伸，且这些磁通集中器沿着第二方向排列。这些单方向磁传感器分别配置于对应至这些磁通集中器之间的位置及对应至这些磁通集中器的排列于第二方向上的两侧的位置，其中这些单方向磁传感器的感测方向实质上相同。本专利技术的一实施例的一种测量方法用以测量外来磁场，此测量方法包括：改变外来磁场的磁场分布，以将外来磁场的在第一方向上的分量、第二方向上的分量及第三方向上的分量在多个不同位置上至少有部分分量转换至第二方向；以及分别在这些不同位置感测第二方向上的磁场大小，以测量出外来磁场在第一方向上的分量大小、在第二方向上的分量大小及在第三方向上的分量大小。本专利技术的一实施例的一种磁场感测模块的制作方法，包括：提供基板；在基板上形成磁感测多层膜结构；蚀刻磁感测多层膜结构的第一部分，其中剩余的磁感测多层膜结构的第二部分形成多个彼此分离的单方向磁传感器；形成覆盖基板及这些单方向磁传感器的绝缘层；以及在绝缘层上形成多个磁通集中器，其中每一磁通集中器沿着第一方向延伸，这些磁通集中器沿着第二方向排列，这些单方向磁传感器分别配置于这些磁通集中器之间的位置的下方、这些磁通集中器的排列于第二方向上的两侧的位置的下方及这些磁通集中器的下方。在本专利技术的实施例的磁场感测模块中，由于通过磁通集中器来使外来磁场弯曲，因此多个单方向磁传感器的感测方向可以实质上相同，所以此磁场感测模块可以在较为简化的架构下达到多轴向的磁场感测，进而降低磁场感测模块的制作困难度及成本。在本专利技术的实施例的测量方法中，由于通过改变外来磁场的磁场分布的方式以将外来磁场转换至同一方向，因此能够以在同一方向感测外来磁场的方式就能够在实际上达到多个轴向的磁场感测。因此，此测量方法可通过较为简易的方式达到多个轴向的磁场感测。在本专利技术的实施例的磁场感测模块的制作方法中，由于是将磁感测多层膜结构蚀刻成多个彼此分离的单方向磁传感器，再搭配磁通集中器的形成，以完成多轴向磁场感测模块的制作。因此，此制作方法可利用较为简易的制作过程制作出可达到多轴向磁场感测的磁场感测模块。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1A为本专利技术一实施例的磁场感测模块的上视结构示意图；图1B与图1C为图1A的磁场感测模块在两个不同方向的侧视结构示意图；图2A、图2B及图2C分别为沿着x方向、y方向及z方向的外来磁场施加于图1A至图1C的磁场感测模块时，外来磁场被磁通集中器转变的磁力线模拟图；图3A为图1A中的单方向磁传感器的多层膜结构的立体示意图；图3B示出图3A的单方向磁传感器的钉扎方向与自由层的易磁化轴；图3C示出图3A中的单方向磁传感器在不同方向的外来磁场的作用下及没有外来磁场的情况下电阻的变化；图4A示出图1A的磁场感测模块在感测平行于x方向的磁场时的电路架构；图4B示出当平行于x方向的外来磁场施加于图4A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图4C示出当平行于y方向的外来磁场施加于图4A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图4D示出当平行于z方向的外来磁场施加于图4A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图5A示出图1A的磁场感测模块在感测平行于y方向的磁场时的电路架构；图5B示出当平行于x方向的外来磁场施加于图5A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图5C示出当平行于y方向的外来磁场施加于图5A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图5D示出当平行于z方向的外来磁场施加于图5A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图6A示出图1A的磁场感测模块在感测平行于z方向的磁场时的电路架构；图6B示出当平行于x方向的外来磁场施加于图6A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图6C示出当平行于y方向的外来磁场施加于图6A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图6D示出当平行于z方向的外来磁场施加于图6A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图7A为本专利技术另一实施例的磁场感测模块的上视结构示意图；图7B示出图7A的磁场感测模块用以测量x方向磁场的第一惠斯通电桥；图7C示出图7A的磁场感测模块用以测量y方向磁场的第二惠斯通电桥；图7D示出图7A的磁场感测模块用以测量z方向磁场的第三惠斯通电桥；图8A为本专利技术又一实施例的磁场感测模块的上视结构示意图；图8B示出图8A的磁场感测模块用以测量x方向磁场的第一惠斯通电桥；图8C示出图8A的磁场感测模块用以测量y方向磁场的第二惠斯通电桥；图8D示出图8A的磁场感测模块用以测量z方向磁场的第三惠斯通电桥；图9A至图9F示出本专利技术一实施例的磁场感测模块的制作方法的流程的侧视示意图；图10A示出当平行于x方向的外来磁场施加于用以感测平行于x方向的磁场的本专利技术另一实施例的磁场感测模块的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图10B示出当平行于y方向的外来磁场施加于图10A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图10C示出当平行于z方向的外来磁场施加于图10A的电路架构时，单方向磁传感器的电阻变化；图11A示出当平行于x方向的外来磁场施加于用以感测平行于z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场感测模块，其特征在于，包括：多个磁通集中器，每一该磁通集中器沿着第一方向延伸，且该些磁通集中器沿着第二方向排列；以及多个单方向磁传感器，分别配置于对应至该些磁通集中器之间的位置及对应至该些磁通集中器的排列于该第二方向上的两侧的位置，其中该些单方向磁传感器的感测方向实质上相同。

【技术特征摘要】
2014.01.24 TW 103102698;2013.11.17 US 61/905,2681.一种磁场感测模块，其特征在于，包括：多个磁通集中器，每一该磁通集中器沿着第一方向延伸，且该些磁通集中器沿着第二方向排列；以及多个单方向磁传感器，分别配置于对应至该些磁通集中器之间的位置及对应至该些磁通集中器的排列于该第二方向上的两侧的位置，其中该些单方向磁传感器的感测方向实质上相同。2.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，该些单方向磁传感器的感测方向实质上平行于该第二方向。3.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，该第一方向实质上垂直于该第二方向。4.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，部分的该些单方向磁传感器配置于该些磁通集中器在第三方向上的一侧，其中该第三方向实质上垂直于该第一方向与该第二方向。5.根据权利要求4所述的磁场感测模块，其特征在于，部分配置于对应至该些磁通集中器的排列于该第二方向上的两侧的位置的该些单方向磁传感器耦接成第一惠斯通电桥，且用以感测外来磁场在该第一方向上的分量。6.根据权利要求5所述的磁场感测模块，其特征在于，配置于对应至该些磁通集中器之间的位置及配置于该些磁通集中器在该第三方向上的一侧的该些单方向磁传感器耦接成第二惠斯通电桥，且用以感测该外来磁场在该第二方向上的分量。7.根据权利要求6所述的磁场感测模块，其特征在于，另一部分配置于对应至该些磁通集中器的排列于该第二方向上的两侧的位置的该些单方向磁传感器耦接成第三惠斯通电桥，且用以感测该外来磁场在该第三方向上的分量，其中在该第三惠斯通电桥中耦接该些单方向磁传感器的顺序不同于在该第一惠斯通电桥中耦接该些单方向磁传感器的顺序。8.根据权利要求4所述的磁场感测模块，其特征在于，配置于对应至该些磁通集中器的排列于该第二方向上的两侧的位置的该些单方向磁传感器通过第一导电路径耦接成第一惠斯通电桥，且通过第二导电路径耦接成第三惠斯通电桥，该第一惠斯通电桥用以感测外来磁场在该第一方向上的分量，该第三惠斯通电桥用以感测该外来磁场在该第三方向上的分量，该第一导电路径耦接该些单方向磁传感器的顺序不同于该第二导电路径耦接该些单方向磁传感器的顺序。9.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，还包括多个电阻器，其与配置于对应至该些磁通集中器之间的位置的该些单方向磁传感器耦接成惠斯通电桥，且用以感测外来磁场在该第二方向上的分量。10.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，该些单方向磁传感器为巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器或其组合。11.根据权利要求1所述的磁场感测模块，其特征在于，该些磁通集中器的残磁小于其饱和磁化量的10％。12.一种测量方法，用以测量外来磁场，其特征在于，该测量方法包括：改变该外来磁场的磁场分布，以将该外来磁场的在第一方向上的分量、第二方向上的分量及第三方向上的分量在多个不同位置上至少有部分分量转换至该第二方向；以及分别在该些不同位置感测该第二方向上的磁场大小，以据此测量出该外来磁场在该第一方向上的分量大小、在该第二方向上的分量大小及在该第三方向上的分量大小。13.根据权利要求12所述的测量方法，其特征在于，改变该外来磁场的磁场分布的方法包括在该第二方向上排列多个磁通集中器，且每一该磁通集中器沿着该第一方向延伸。14.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，该些不同位置包括对应至该些磁通集中器之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辅德，赖孟煌，郑振宗，
申请(专利权)人：爱盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71