磁传感器及补偿磁传感器的温度相关特性的方法技术

磁传感器（１０）包括ＧＭＲ元件（１１－１８），以及用作发热元件的加热线圈（２１－２４）。元件（１１－１４）和（１５－１８）通过桥连接构成Ｘ轴传感器和Ｙ轴传感器。加热线圈（２１）设置于元件（１１，１２）附近，并且加热线圈（２２）设置于元件（１３，１４）附近，并且加热线圈（２３）设置于元件（１５，１６）附近，并且加热线圈（２４）设置于元件（１７，１８）附近。加热线圈（２１－２４）通电时主要加热其邻近元件。因此，可以在地磁可确保不变的很短时间内对这些元件进行加热和冷却。基于在加热之前和之后的这些元件的温度以及各自磁传感器的输出，得到温度相关特性补偿数据（传感器输出值改变量对元件温度改变量的比值）并根据该数据对这些元件的温度特性进行补偿。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用》兹阻元件的^F兹传感器。技术背景迄今为止已知这样一种磁传感器，其应用诸如铁磁磁阻元件(MR元件， ferromagnetic magnetoresistive element )、 巨》兹P且元4牛(GMR元4牛，giant magnetoresistive element )或随道磁阻元件(TMR元件，tunnel magnetoresistive element)之类的磁阻元件作为磁场检测元件，并且该磁传感器根据磁阻元件 的电阻值，而产生取决于作用在磁阻元件上的外部磁场的输出值。磁阻元件的电阻值取决于温度。因此，即使在固定磁场强度的磁场作用 下，磁传感器输出值也会因磁阻元件的温度改变而变化。所以，为了高精度 地检测/磁场(的幅度)，就必定需要对这种温度相关性(temperature dependence) 进行补偿。在曰本专利申请公开()第H06-77558号中披露的磁传感器装置是 借助于在磁阻元件邻近处设置的温度传感器来实现这种补偿的。预先测量作 为磁传感器输出值的电压和温度之间的关系(温度相关特性)并且存储到存 储器中。然后，根据温度传感器实际测得的温度以及存储器中存储的关系，的差值进行放大输出，借此补偿,兹传感器的温度相关特性。同时，高灵敏度磁传感器的输出值会在地磁作用的影响下发生改变，而 地磁是随时间变化的。因此，上述磁传感器装置的存储器中存储的温度相关 特性必须是在一个预先设定的、确信地磁没有改变的短时间段内测得的；而 且在上述测量过程中必须在短时间段内对石兹阻元件进^f亍加热或冷却。但是，如果通过普通的加热/冷却装置对上述磁阻元件进行加热，则不仅磁阻元件，而且包含磁阻元件衬底在内的整个磁传感器，都被加热/冷却了。 因此，由于磁传感器热容量大，加热/冷却时间将很长，而且在温度相关性测 量期间地磁因此将有所改变。结果，就产生了这样一个问题，即存储到存储 器中的温度相关特性的可信赖性变小，而且因此将无法实现对温度相关特性 的精确补偿。尽管在不受地磁影响的环境条件下测量温度相关特性是一种可 行的方案，但是构造这样一种环境条件的设备(磁场消除器)却非常昂贵， 因此就导致了另 一个问题即增大了该磁传感器的制造成本。所以，本专利技术的一个目的是提供一种磁传感器，其能够测量温度相关特 性，花费不多，在一个短时间段内完成测量，并且测量精确，而且本专利技术还 提供了 一种对磁传感器的温度相关特性进行精确补偿的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种单片磁传感器，其可产生磁传感器输出 信号，而且不用连接线；例如AU线，用于连接》兹传感器和外部部件(例如 外部电路)。本专利技术的另一个目的是提供一种磁传感器，其中外部噪声基本上不会影 响控制电路部分，所述控制电路部分执行各种操作，例如根据磁阻元件电阻 变化产生输出信号的操作、获得关于磁阻元件的温度特性的数据的操作、磁 阻元件的自由层的磁化的初始化操作以及为了测试磁阻元件性能而将外部 磁场施加到磁阻元件上的操作。本专利技术的再一个目的是提供一种磁传感器，其具有适合于简便可靠地将 多个磁阻元件的被钉扎层的磁化固定于相同方向的结构。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磁传感器，其包括多个磁阻元件和多个发热元件，多 个磁阻元件形成在衬底上叠置的层的上表面上，多个发热元件适于在通电时 产生热量，并且该磁传感器根据所述多个磁阻元件的电阻值而产生对应于作 用在所述^ 兹阻元件上的外部^f兹场的输出值，其中所述多个发热元件以这样一 种方式安排和配置，即当所述多个发热元件中每一个发热元件产生的热量近 似等于其余发热元件中任意一个产生的热量以获得关于磁传感器的温度特 性的数据时，所述多个磁阻元件的温度将变得彼此大致相等，并且其上形成 有所述多个磁阻元件的所述层的上表面的温度将变得不均匀(不一致)，并 且以这样一种方式配置即，当使用磁传感器在正常操作模式中测量外部磁场时，所述多个发热元件中每一个都不产生任何热量，所述多个磁阻元件的温度变得与磁传感器的温度相等。所述磁阻元件例如是MR元件、GMR元件 以及TMR元件。由于采用上述安排和配置，所以当获得关于^l传感器的温度特性的数据 时，包括所述衬底在内的整个磁传感器不会^C加热到同一温度；而所述多个 磁阻元件将可加热到大致相同的温度(一个与衬底溫度有差异的温度)。这 样，可以缩短加热/冷却磁阻元件所需要的时间，因此可以在相同地磁作用在 磁阻元件上的时间段内测得磁阻元件的温度相关特性。在这种情形下，所述多个磁阻元件可以配置形成多个島状元件组，每一排的多个^兹阻元件；而且如此形成所述发热元件，即在每个元件组的上方或 下方设置一个发热元件。在这种情形下，因为加热元件能主要地加热》兹阻元 件，所以可以进一步缩短加热/冷却^t阻元件所需要的时间。优选地，每个所述发热元件采取线圈形式(加热线圈)，该线圈能够给 在所述发热元件的上方或下方形成的所述》兹阻元件施加一个在与所述磁阻 元件的磁场检测方向近似相同或近似垂直的方向上的磁场。在这种情形下， 石兹场方向与所述石兹阻元件的磁场检测方向近似相同的i兹场可以用作测试磁 场，用于测定》兹传感器是否在正常地检测石兹场；而》兹场方向与所述i兹阻元件 的-兹场冲佥测方向近似垂直的磁场例如可以用作对所述-兹阻元件的自由层进 行初始化的》兹场。由于采用此优选结构，因为所述发热元件(加热线圈)还可以用作产生 与所述磁阻元件的磁场检测方向近似相同或近似垂直的磁场的线圈(测试线 圈或初始化线圈)，所以缩短了制造工艺并减少了制造工艺中使用的掩模数 目，从而可以最小化磁传感器的成本。而且，当这种线圈通电时，可以同时 进行对磁传感器的温度相关特性的测量、对磁传感器的部分或全部的测试、 对-磁传感器的部分或全部的初始化；因此，可以缩短制造(测试)周期，从 而减少制造成本。本专利技术还提供了 一种磁传感器，其包括多个磁阻元件和单个发热元件， 所述多个-兹阻元件形成在衬底上叠置的层的上表面上，所述发热元件用于在 通电时产生热量，并且该磁传感器根据所述多个磁阻元件的电阻值而产生对 应于作用在所述磁阻元件上的外部磁场的输出值，其中所述发热元件以这样一种方式安排和配置，即所述多个-兹阻元件的温度变得彼此大致相等，而其 上形成有所述多个磁阻元件的所述层的上表面的温度变得不均匀。也由于采用了这种可供选择的配置，包括所述衬底在内的整个磁传感器不会被加热到同 一温度；而所述多个^t阻元件将可加热到大致相同的温度(一个与衬底温度有差异的温度)。这样，可以缩短加热/冷却-兹阻元件所需 要的时间，因此可以在相同地磁作用在;兹阻元件上的时间段内测得磁阻元件 的温度相关特性。在这种情形下，所述发热元件和所述多个石兹阻元件以这样一种方式配 置，即使得由所述发热元件扩散给所述多个磁阻元件中任意一个的热量约等 于由所述发热元件扩散给其余磁阻元件之一 的热量。所述发热元件和所述多个磁阻元件能够以这样一种方式配置，即使得所 述发热元件和所述多个磁阻元件中任意一个之间的相对位置关系大致等于 该发热元件和其余磁阻元件之一的相对位置关系。优选地，所述多个磁阻元件分离地安排在所述衬底上叠置的层的上表面 上彼此间隔分开的四个岛中，并且以这样一种方式形成，即当在与所述层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器，其包括衬底、设置于所述衬底上面部分的多个磁阻元件、设置于所述衬底上面部分并且使所述多个磁阻元件相互连接的布线部分、以及控制电路部分，所述控制电路部分用于经由所述布线部分获取根据所述多个磁阻元件的电阻值而确定的物理量并且对该物理量进行处理从而产生向外输出的输出信号，其中　　　　所述多个磁阻元件在平面图中看设置于所述衬底的周围部分；　　　　所述布线部分设置为使得在平面图中看基本上形成了一个封闭曲线；并且　　　　所述控制电路部分在平面图中看基本上设置于所述封闭曲线的内侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤秀树，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]