專利名稱：磁傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁傳感器(sensor)裝置，其檢測在被檢測體上具有的磁部等的磁信息。
背景技術(shù)：
以前所設(shè)計(jì)的各種磁傳感器裝置，檢測在紙幣等被檢測體中所含的磁部或磁信息。
例如，在專利文獻(xiàn)l中示出了在基板上形成蜿蜒形狀的磁阻效應(yīng)膜而構(gòu)成的一般差動型磁傳感器。另外，在專利文獻(xiàn)2中也示出了具有多個(gè)磁阻元件的差動型磁傳感器。其中，更具體的是如專利文獻(xiàn)2的圖24中所示，各磁阻元件具有多個(gè)長條形狀的感磁部，該多個(gè)感磁部被配置為長條方向相互平行的方式并且被串聯(lián)在一起。
并且，如此輸出由串聯(lián)磁阻元件而被分壓的電壓，即通過差動輸出來抑制磁阻元件具有溫度所引起的電阻值變化的電阻溫度特性的影響。專利文獻(xiàn)1:日本國發(fā)明專利特開2002-84015號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本國發(fā)明專利特開2005-37337號公報(bào)
形成有帶磁部M的被檢測體，貼近通過上述差動型磁傳感器時(shí)，能夠獲得如圖6 (c)中所示的輸出信號，其中帶磁部M作為磁部。
圖6 (a)是表示與上述專利文獻(xiàn)2示出的磁傳感器相同的現(xiàn)有磁傳感器裝置的磁檢測部的簡略結(jié)構(gòu)圖，圖6 (b)是在圖6 (a)中表示的磁傳
4感器裝置的磁檢測部90的等效電路圖，圖6 (c)是表示被檢測體的帶磁部M的檢測狀態(tài)的示意圖。
如圖6 (a) 、 (b)所示，現(xiàn)有磁傳感器裝置的磁檢測部90的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為，磁阻元件MR1 、MR2串聯(lián)連接在電壓輸入端子Vin和接地端子GND之間并且電壓輸出端子Vout連接在其連接點(diǎn)上。磁阻元件MR1、 MR2分別具有長條形的多個(gè)感磁部，其中，由于磁圖形(pattern) M的通過而磁通密度變化，因此對應(yīng)磁通密度的大小該多個(gè)感磁部的電阻值發(fā)生變化。并且，這些磁阻元件MR1、 MR2配置在被檢測體輸送方向上的相互分離的位置。
在該結(jié)構(gòu)中，被檢測體輸送到磁檢測部90的表面上時(shí)，帶磁部M先通過磁阻元件MR1，然后，帶磁部M通過磁阻元件MR2。因此，在使用現(xiàn)有的磁檢測部卯時(shí)，如圖6 (c)所示，針對磁阻元件MR1、 MR2雙方未檢測出帶磁部M的磁通密度的恒定電壓值Vs，能夠檢測出帶磁部M引起的電壓變化所產(chǎn)生的High峰值Pll和Low峰值P12。
但是，在這樣的帶磁部M沿著輸送方向連續(xù)時(shí)，產(chǎn)生以下所述的問題。
圖7是表示對被檢測體的帶磁部群進(jìn)行檢測時(shí)的輸出信號電平(》)的波形圖，其中被檢測體在輸送方向形成有多個(gè)帶磁部。
在通過移動空開間隔而配置有多個(gè)帶磁部的被檢測體而檢測多個(gè)帶
磁部時(shí)，如圖7所示，有時(shí)對應(yīng)各帶磁部分別出現(xiàn)決定了電平、寬度的High峰值(P11和P21)和Low峰值(P12和P22)，但是，如同圖中的UkP區(qū)域，有時(shí)也有未能斷言具有明確峰值的電壓變化。其產(chǎn)生于，例如，在與一個(gè)帶磁部通過磁阻元件MR1上的時(shí)刻大約相同的時(shí)刻其他帶磁部通過磁阻元件MR2上時(shí)，或在磁阻元件MR1感磁一個(gè)帶磁部所產(chǎn)生的磁通密度的時(shí)間內(nèi)磁阻元件MP2感磁其他帶磁部所產(chǎn)生的磁通密度時(shí)等。
于是，由于存在如此不明確的峰值，不能準(zhǔn)確地檢測在被檢測體上具有的由多個(gè)帶磁部構(gòu)成的磁排列圖形
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于，提供一種磁傳感器，其即使在被檢測體上排列具有多個(gè)帶磁部也能對應(yīng)各個(gè)帶磁部輸出簡單的波形，并能夠準(zhǔn)確地檢測各帶磁部。
本發(fā)明涉及一種具有磁檢測部的磁傳感器裝置，在所述磁檢測部中，在電壓輸入端子與接地端子之間串聯(lián)連接多個(gè)磁阻元件，從與該串聯(lián)連接的多個(gè)磁阻元件的連接部相連接的電壓輸出端子，輸出由所述多個(gè)磁阻元件分壓的電壓作為輸出信號，所述多個(gè)磁阻元件構(gòu)成為在基板表面形成通過磁通量而改變電阻值的感磁部。在該磁傳感器裝置中，構(gòu)成磁檢測部的多個(gè)磁阻元件利用了由磁通量引起的電阻值變化的特性不同的感磁部。并且，各磁阻元件分別具有形成長條形的多個(gè)感磁部。另外，多個(gè)磁阻元件中的多個(gè)感磁部在一個(gè)方向上排列，并且將所有的磁阻元件的感磁部配置為構(gòu)成一個(gè)磁阻元件的至少一個(gè)感磁部對構(gòu)成該一個(gè)磁阻元件的其他多個(gè)感磁部不從兩側(cè)相鄰的方式。此外，磁傳感器裝置具有多個(gè)如此結(jié)構(gòu)的磁檢測部，并且具備將這些磁檢測部并聯(lián)在電壓輸入端子和接地端子之間的結(jié)構(gòu)。另外，磁傳感器裝置還具有差動放大電路，其輸入多個(gè)磁檢測部的輸出信號并進(jìn)行差動放大處理。
在該結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成各磁檢測部的多個(gè)磁阻元件靈敏度不同，所以由一個(gè)比另一個(gè)高靈敏度的感磁部形成。因此，對被檢測體的帶磁部，在每個(gè)磁檢測部中顯示的輸出電壓的波形變成消除了低靈敏度感磁部的影響的一個(gè)峰值的波形。
其中，各磁阻元件的感磁部由長條形構(gòu)成，構(gòu)成各磁阻元件的多個(gè)感磁部并不按每個(gè)磁阻元件集中，而分別沿著垂直于長條方向的方向切換磁阻元件并依次交替的方式來配置，因此對應(yīng)一個(gè)帶磁部的多個(gè)磁檢測部的輸出電壓信號的時(shí)刻大約一致。
通過差動放大這些時(shí)刻大約一致的每個(gè)磁檢測部的輸出信號，峰值個(gè)數(shù)及峰值出現(xiàn)時(shí)刻不變，按每個(gè)帶磁部能夠出現(xiàn)更明確的峰值。
另外，本發(fā)明的磁傳感器裝置，各感磁部的長條方向與被檢測體上形成的帶磁部的排列方向垂直。
,
在該結(jié)構(gòu)中，由于構(gòu)成各磁檢測部的各磁阻元件同時(shí)檢測到由各帶磁部引起的磁通量變化，因此各磁檢測部的輸出電壓信號的時(shí)刻更準(zhǔn)確地變成一致。因此，能夠高精度地檢測帶磁部。
另外，在本發(fā)明的磁傳感器裝置中，所述多個(gè)磁阻元件中，由所述磁通量引起的電阻值變化大的磁阻元件為高靈敏度磁阻元件，分別構(gòu)成所述高靈敏度磁阻元件的多個(gè)感磁部沿垂直于所述長條方向被配置為長條方向相互平行的方式，并且所有的高靈敏度磁阻元件的感磁部被配置為構(gòu)成一個(gè)高靈敏度磁阻元件的至少一個(gè)感磁部對構(gòu)成該一個(gè)磁阻元件的其他多個(gè)感磁部不從兩側(cè)相鄰的方式。而且，構(gòu)成多個(gè)所述磁檢測部的第一磁檢測部在所述電壓輸出端子與所述接地端子之間連接所述高靈敏度磁阻元件，第二磁檢測部在所述電壓輸入端子與所述電壓輸出端子之間連接所述高靈敏度磁阻元件。
在該結(jié)構(gòu)中，對各磁檢測部未進(jìn)行磁感時(shí)刻的恒定電壓所構(gòu)成的基準(zhǔn)電平，第1磁檢測部的輸出電壓信號和第2磁檢測部的輸出電壓信號峰值出現(xiàn)的時(shí)刻大約一致，獲得極性顛倒的輸出電壓信號。并且，由于這兩個(gè)輸出電壓信號照原樣被差動放大，所以對一個(gè)帶磁部，能夠獲得由更高電平構(gòu)成的具有一個(gè)峰值的電壓信號。據(jù)此，能夠更高精度地檢測帶磁部。另外，本發(fā)明的磁傳感器，構(gòu)成所述一個(gè)磁檢測部的所述多個(gè)磁阻元 件中，構(gòu)成低靈敏度磁阻元件的多個(gè)感磁部也按照構(gòu)成一個(gè)低靈敏度磁阻 元件的至少一個(gè)感磁部對構(gòu)成該一個(gè)低靈敏度磁阻元件的其他多個(gè)感磁 部不從兩側(cè)相鄰的方式，跟構(gòu)成所述一個(gè)磁檢測部的所述多個(gè)磁阻元件中 所述高靈敏度磁阻元件的感磁部一起排列。
根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得對被檢測體的各個(gè)帶磁部只有一個(gè)峰值的輸出 電壓波形。據(jù)此，即使在被檢測體上排列形成多個(gè)帶磁部，并通過被檢體 的輸送各帶磁部依次通過磁傳感器裝置的探測區(qū)域，也能夠分別針對各個(gè) 帶磁部，準(zhǔn)確地檢測其寬度以及磁性。


圖1是表示第1實(shí)施形式的磁傳感器裝置1結(jié)構(gòu)的等效電路圖以及表 示磁傳感器裝置1的磁檢測電路10結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2是由第1實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的磁檢測電路10的輸出電壓信號 的波形和動作的說明圖以及表示磁傳感器裝置1的輸出電壓信號的波形的 圖。
圖3是表示第2實(shí)施形式的磁傳感器裝置的磁檢測電路20結(jié)構(gòu)的平面圖和表示磁檢測電路20的等效電路圖。
圖4是由第2實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的磁檢測電路20的輸出電壓信號 的波形和動作的說明圖以及表示具有磁檢測電路20的磁傳感器裝置的輸 出電壓信號的波形圖。
圖5是表示第3實(shí)施形式的磁檢測電路30結(jié)構(gòu)的平面圖以及磁檢測 電路30的等效電路圖。
圖6是表示現(xiàn)有磁傳感器的簡略結(jié)構(gòu)的圖、磁傳感器90的等效電路 圖以及表示被檢測體的帶磁部M的檢測狀態(tài)的示意圖。
圖7是表示對被檢測體的帶磁部群進(jìn)行檢測時(shí)的輸出信號電平的波形
圖，其中被檢測體在輸送方向上形成有多個(gè)帶磁部。
圖中10、 20、 30—磁檢測電路，11、 21、 31—基板，32—保護(hù)膜， 1211、 1221、 1231、 1312、 1322、 1332、 1311、 1321、 1212、 1222—感磁 部，1411、 1421、 1431、 1441、 1512、 1522、 1532、 1542、 1511、 1521、 1441、 1412、 1422、 1542 —連接線電極，1911、 1912—電壓輸入用電極， 1921、 1922 —接地用電極，1931、 1932—電壓輸出用電極，MR1、 MR2、 Rl、 R2—磁阻元件，M—被檢測體。
具體實(shí)施方式

以下參照附圖，對涉及本發(fā)明的第1實(shí)施形式的磁傳感器裝置進(jìn)行詳 細(xì)說明。
圖1 (A)是表示本實(shí)施形式的磁傳感器裝置I結(jié)構(gòu)的等效電路圖， 圖1 (B)是表示在圖1 (A)中表示的磁傳感器裝置1的磁檢測電路10
結(jié)構(gòu)的平面圖。
磁傳感器裝置1具有磁檢測電路10和差動放大部100。 磁檢測電路10具有電壓輸入端子Vin、接地端子GND以及兩個(gè)電壓 輸出端子Vout-A、 Vout-B。在電壓輸入端子Vin和接地端子GND之間并 聯(lián)了磁阻元件R1、 MR1的串聯(lián)電路和磁阻元件MR2、 R2的串聯(lián)電路。
9磁阻元件R1、 MR1的串聯(lián)電路，電壓輸入端子Vin側(cè)是磁阻元件Rl，接 地端子GND側(cè)是磁阻元件MR1。磁阻元件MR2、 R2的串聯(lián)電路，電壓 輸入端子Vin側(cè)是磁阻元件MR2，接地端子GND側(cè)是磁阻元件R2。電 壓輸出端子Vout-A連接在磁阻元件Rl和磁阻元件MR1的連接點(diǎn)，電壓 輸出端子Vout-B連接在磁阻元件MR2和磁阻元件R2的連接點(diǎn)。
例如，在由Si基板等構(gòu)成的基板11上磁檢測電路10的形成區(qū)域的沿 第二方向(被檢測體的輸送方向)的一端形成有對應(yīng)電壓輸入端子Vin的 兩個(gè)電壓輸入用電極1911、 1912以及與電壓輸出端子Vout-A對應(yīng)的一個(gè) 電壓輸出用電極1931，在另一端形成有對應(yīng)接地端子GND的兩個(gè)接地用 電極1921、 1922以及與電壓輸出端子Vout-B對應(yīng)的一個(gè)電壓輸出用電極 1932。這些電壓輸入用電極1911、 1912、接地用電極1921、 1922以及電 壓輸出用電極1931、 1932由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
另外，在基板ll上形成構(gòu)成磁阻元件MR1的感磁部1211、 1221、 1231和連接線電極1411、 1421、 1431、 1441，構(gòu)成磁阻元件MR2的感磁 部1312、 1322、 1332和連接線電極1512、 1522、 1532、 1542，構(gòu)成磁阻 元件R1的感磁部1311、 1321和連接線電極1511、 1521、 1441，構(gòu)成磁 阻元件R2的感磁部1212、 1222和連接線電極1412、 1422、 1542。其中， 與電壓輸出用電極1931連接的連接線電極1441在磁阻元件MR1、 Rl中 共用，與電壓輸出用電極1932連接的連接線電極1542在磁阻元件MR2、 R2中共用。
構(gòu)成磁阻元件MR1、 MR2的感磁部121K 1221、 1231、 1312、 1322、 1332是由以對應(yīng)磁通量而改變電阻值的半導(dǎo)體作為材料的半導(dǎo)體薄膜構(gòu) 成，例如具有用InSb等來制備的半導(dǎo)體薄膜，并且由長度大于寬度的長 條形的圖形構(gòu)成。另外，這些感磁部1211、 1221、 1231、 1312、 1322、 1332 在InSb等的半導(dǎo)體薄膜上，沿長條方向以規(guī)定間隔形成由導(dǎo)電性材料構(gòu) 成的多個(gè)短路電極。通過該短路電極的形成圖形，設(shè)定對磁通密度的靈敏 度，即設(shè)定由磁通量的變化所引起的電阻值的變化比率。感磁部1211、
101221、 1231、 1312、 1322、 1332配置為長條方向與所述第二方向平行。
構(gòu)成磁阻元件MR1的感磁部1211與接地用電極1921通過連接線電 極1411電連接，感磁部1211、 1221通過連接線電極1421電連接，感磁 部1221、 1231通過連接線電極1431電連接，感磁部i231和電壓輸出用 電極1931通過連接線電極1441電連接。
構(gòu)成磁阻元件MR2的感磁部1312與電壓輸入用電極1912通過連接 線電極1512電連接，感磁部1312、 1322通過連接線電極1522電連接， 感磁部1322、 1332通過連接線電極1532電連接，感磁部1332和電壓輸 出用電極1932通過連接線電極1542電連接。
構(gòu)成磁阻元件R1、 R2的感磁部1311、 1321、 1212、 1222是由以InSb 等對應(yīng)磁通量密度而改變電阻值的半導(dǎo)體作為材料的半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，并 且由長度大于寬度的長條形的圖形構(gòu)成。在構(gòu)成這些磁阻元件R1、 R2的 感磁部1311、 1321、 1212、 1222的半導(dǎo)體薄膜上未形成像磁阻元件MR1、 MR2似的短路電極，并且被設(shè)定成幾乎不產(chǎn)生由磁通密度引起的電阻值變 化。感磁部1311、 1321、 1212、 1222也被配置為長條方向與所述第二方
向平行。
構(gòu)成磁阻元件R1的感磁部1311和電壓輸入用電極1911通過連接線 電極1511電連接，感磁部1311、 1321通過連接線電極1521電連接，感 磁部1321和電壓輸出用電極1931通過連接線電極1441電連接。
構(gòu)成磁阻元件R2的感磁部1212和接地用電極1922通過連接線電極 1412電連接，感磁部1212、 1222通過連接線電極1422電連接，感磁部 1222和電壓輸出用電極1932通過連接線電極1542電連接。
另外，構(gòu)成各磁阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2的感磁部，在磁檢測電 路10的形成區(qū)域中沿著第一方向，按以下的順序相鄰感磁部相互靠近的方式來排列設(shè)置。即，從第一方向的一端(圖1 (B)的上端)開始按磁 阻元件MR1的感磁部1211，磁阻元件MR2的感磁部1332，磁阻元件R2 的感磁部1222、 1212，磁阻元件MR2的感磁部1322，磁阻元件MR1的 感磁部1221，磁阻元件R1的感磁部1311、 1321，磁阻元件MR1的感磁 部1231，磁阻元件MR2的感磁部1312的順序來配置這些感磁部。
因此，磁阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2的感磁部并不集中在每個(gè)磁阻 元件MR1、 MR2、 Rl、 R2，而構(gòu)成一種錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。并且，由于磁 阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2的感磁部沿著垂直于被檢測體輸送方向的第 一方向上排列，所以對應(yīng)在被檢測體上設(shè)置的帶磁部的通過，磁阻元件 MR1、 MR2、 Rl、 R2的反應(yīng)在時(shí)間軸上成為一致。
圖2 (A)是由本實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的磁檢測電路10的輸出電壓 信號的波形以及動作的說明圖，圖2 (B)是表示磁傳感器裝置1的輸出 電壓信號的波形的圖。另外，在圖2中的M是表示被檢測體的帶磁部。
由于具有上述感磁部的材料和結(jié)構(gòu)，磁阻元件MR1與磁阻元件Rl相 比，具有磁通密度越高電阻值越大幅度地變高的特性。并且，由于在接地 端子GND側(cè)連接著磁阻元件MR1，輸出電壓信號Vout-A成為根據(jù)磁阻 元件MR1、 Rl的分壓比，對應(yīng)被檢測體的帶磁部M的通過，電平逐漸上 升，并且達(dá)到規(guī)定的第l峰值Pal之后電平逐漸下降的波形。此時(shí)，磁阻 元件MR1、 Rl的與磁通密度變化所對應(yīng)的反應(yīng)在時(shí)間軸上成為一致，由 于磁阻元件Rl所引起的電平變化遠(yuǎn)小于磁阻元件MR1所引起的電平變 化，所以由磁阻元件R1引起的電平變化對于由磁阻元件MR1引起的電平 變化，作為誤差范圍內(nèi)的值而被消除。
另一方面，磁阻元件MR2與磁阻元件R2相比，具有磁通密度越高電 阻值越大幅度地變高的特性。并且，由于在電壓輸入端子Vin側(cè)連接著磁 阻元件MR2，所以輸出電壓信號Vout-B成為根據(jù)磁阻元件MR2、 R2的 分壓比，對應(yīng)被檢測體的帶磁部M的通過，電平逐漸下降，并且達(dá)到規(guī) 定的第2峰值Pbl之后電平逐漸上升的波形。此時(shí)，磁阻元件MR2、 R2的與磁通密度的變化所對應(yīng)的反應(yīng)在時(shí)間軸上成為一致，因?yàn)橛纱抛柙?br> R2引起的電平變化遠(yuǎn)小于由磁阻元件MR2引起的電平變化，所以由磁阻 元件R2引起的電平變化對于由磁阻元件MR2引起的電平變化，作為誤差 范圍內(nèi)的值而被消除。
另外，此時(shí)，磁阻元件MR1、 R1和磁阻元件MR2、 R2的感磁部，形 成在磁檢測電路10的形成區(qū)域中的大約相同的區(qū)域。
據(jù)此，由于這些磁阻元件MR1、 MR2 、 Rl、 R2的由磁通密度所引起 的反應(yīng)在時(shí)間軸上成為一致，因此輸出電壓信號Vout-A和輸出電壓信號 Vout-B的由磁通密度的變化所引起的反應(yīng)也在時(shí)間軸上成為一致。即，在 輸出電壓信號Vout-A和輸出電壓信號Vout-B中，由磁通密度變化所引起 的電平的變化開始時(shí)刻、成為峰值的時(shí)刻、以及變化結(jié)束的時(shí)刻等在時(shí)間 軸上一致。
如此生成的輸出電壓信號Vout-A、 Vout-B被輸入到差動放大電路100。
差動放大電路100具有運(yùn)算放大器OP，該運(yùn)算放大器OP的反相輸入 端子通過電阻Ra與上述電壓輸出端子Vout-B連接，正相輸入端子通過電 阻Rb與上述電壓輸出端子Vout-A連接。另夕卜，運(yùn)算放大器OP的正相輸 入端子通過電阻Rc接地，運(yùn)算放大器OP的輸出端子Vout-C通過電阻Rd 連接在反相輸入端子。其中，電阻Ra、 Rb的電阻值相等，電阻Rc、 Rd 的電阻值相等。而且，設(shè)定為電阻Rc、 Rd的電阻值是電阻Ra、 Rb的電 阻值的規(guī)定倍數(shù)(例如10倍左右)。
差動放大電路100差動放大由磁檢測電路10輸入的輸出電壓信號 Vout-A、 Vout-B并生成輸出電壓信號Vout-C。其中，由于上述的結(jié)構(gòu)， 作為差動放大電路100輸入信號的輸出電壓信號Vout-A、 Vout-B是同步 的，并且輸出電壓信號Vout-A與輸出電壓信號Vout-B以未磁感狀態(tài)的電 平為基準(zhǔn)，具有相反的電壓特性。
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因此，輸出電壓信號Vout-C成為與輸出電壓信號Vout-A、 Vout-B相 比對應(yīng)磁通密度變化的電平變化量更大的信號，其只由比未感磁期間的電 平(偏置電平)高的電平構(gòu)成。據(jù)此，對被檢測體的帶磁部能夠進(jìn)行可靠 又高精度的檢測。此時(shí)，由于對每個(gè)帶磁部獲得由一個(gè)峰值組成的波形， 所以即使排列設(shè)置有多個(gè)帶磁部也能準(zhǔn)確地檢測出各帶磁部。
以下參照附圖，對涉及第2實(shí)施形式的磁傳感器裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3 (A)是表示本實(shí)施形式的磁傳感器裝置的磁檢測電路20結(jié)構(gòu)的 平面圖，圖3 (B)是表示圖3 (A)中表示的磁檢測電路20的等效電路 圖。
本實(shí)施形式的磁傳感器裝置，由于僅僅磁檢測電路20的結(jié)構(gòu)與第1 實(shí)施形式不同，因此只說明磁檢測電路20的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施形式中表示的磁檢測電路20也如同第1實(shí)施形式中表示的磁 檢測電路10，通過在基板21上形成感磁部、導(dǎo)電性電極而構(gòu)成如圖3 (B) 中所示的電路。并且，基板21、感磁部以及導(dǎo)電性電極的材料也與第1 實(shí)施形式中的相同。
在基板21中的磁檢測電路20的形成區(qū)域的沿第二方向(被檢測體輸 送方向)的一端形成對應(yīng)電壓輸入端子Vin的兩個(gè)電壓輸入用電極2911、 2912、以及對應(yīng)電壓輸出端子Vout-A的一個(gè)電壓輸出用電極2931，在另 一端形成對應(yīng)接地端子GND的兩個(gè)接地用電極2921、 2922、以及對應(yīng)電 壓輸出端子Vout-B的一個(gè)電壓輸出用電極2932。
另外，在基板21上形成構(gòu)成磁阻元件MR1的感磁部2211、 2221、 2231、 2241、 2251以及連接線電極2411、 2421、 2431、 2441、 2451、 2461， 構(gòu)成磁阻元件MR2的感磁部2312、 2322、 2332、 2342、 2352以及連接線電極2512、 2522、 2532、 2542、 2552、 2562，構(gòu)成磁阻元件Rl的感磁部 2311和構(gòu)成磁阻元件R2的感磁部2212。
構(gòu)成磁阻元件MR1、 MR2的感磁部2211、 2221、 2231、 2241、 2251、 2312、 2322、 2332、 2342、 2352是由InSb等半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，并且由長 度比寬度大的長條形圖形構(gòu)成，并且沿著長條方向按規(guī)定間隔形成由導(dǎo)電 性材料構(gòu)成的多個(gè)短路電極。這些感磁部2211、 2221、 2231、 2241、 2251、 2312、 2322、 2332、 2342、 2352被配置為長條方向平行于所述第二方向。
構(gòu)成磁阻元件MR1的感磁部2211與接地用電極2921通過連接線電 極2411電連接，感磁部2211、 2221通過連接線電極2421電連接，感磁 部2221、 2231通過連接線電極2431電連接，感磁部2231、 2241通過連 接線電極2441電連接，感磁部2241、 2251通過連接線電極2451電連接， 感磁部2251和電壓輸出用電極2931通過連接線電極2461電連接。
構(gòu)成磁阻元件MR2的感磁部2312與電壓輸入用電極2912通過連接 線電極2512電連接，感磁部2312、 2322通過連接線電極2522電連接， 感磁部2322、 2332通過連接線電極2532電連接，感磁部2332、 2342通 過連接線電極2542電連接，感磁部2342、 2352通過連接線電極2552電 連接，感磁部2352和電壓輸出用電極2932通過連接線電極2562電連接。
構(gòu)成各磁阻元件MR1 、MR2的感磁部在磁檢測電路20的形成區(qū)域中， 沿著第一方向，按以下的順序相鄰感磁部相互靠近地排列設(shè)置。即，從第 一方向的一端(圖3 (A)的上端)開始按磁阻元件MR1的感磁部2211， 磁阻元件MR2的感磁部2352、 2342，磁阻元件MR1的感磁部2221 、2231， 磁阻元件MR2的感磁部2332、 2322，磁阻元件MR1的感磁部2241 、 2251 ， 磁阻元件MR2的感磁部2312的順序來配置這些感磁部。
據(jù)此，磁阻元件MR1 、 MR2的感磁部不是按每個(gè)磁阻元件MR1 、 MR2 集中，而是構(gòu)成一種錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。并且，由于磁阻元件MR1、 MR2的感磁部沿著垂直于被檢測體輸送方向的第一方向排列，所以對應(yīng)在被檢
測體上設(shè)置的帶磁部通過時(shí)的磁阻元件MR1、 MR2的反應(yīng)在時(shí)間軸上成 為一致。
構(gòu)成磁阻元件R1、 R2的感磁部2311、 2212是由InSb等半導(dǎo)體薄膜 構(gòu)成，并且由長度大于寬度的長條形圖形所構(gòu)成。在構(gòu)成這些磁阻元件 Rl、 R2的感磁部2311、 2212的半導(dǎo)體薄膜上，不像磁阻元件MR1、 MR2 似的形成短路電極，因此幾乎不產(chǎn)生由磁通密度引起的電阻值變化。
構(gòu)成磁阻元件R1的感磁部2311在比磁阻元件MR1、 MR2的形成區(qū) 域更外部的地方按照其長條方向平行于第一方向的方式形成，并直接連接 電壓輸入用電極2911和電壓輸出用電極2931。構(gòu)成磁阻元件R2的感磁 部按照2212在比磁阻元件MR1、 MR2的形成區(qū)域更外部的地方按照其長 條方向平行于第一方向的方式形成，并直接連接在接地用電極2922和電 壓輸出端子Vout-B。
圖4 (A)是由本實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的磁檢測電路20的輸出電壓 信號的波形及動作的說明圖，圖4 (B)是表示具有磁檢測電路20的磁傳 感器的輸出電壓信號的波形圖。另外，在圖4中的M表示被檢測體的帶 磁部。
由于具有上述感磁部的材料和結(jié)構(gòu)，磁阻元件MR1相對于磁阻元件 Rl具有磁通密度越高電阻值越大幅地變高的特性。并且，由于磁阻元件 MR1被連接在接地端子GND側(cè)，所以輸出電壓信號Vout-A形成根據(jù)磁 阻元件MR1、 Rl的分壓比，在被檢測體的帶磁部M通過磁阻元件MR1 的形成區(qū)域時(shí)，電平逐漸上升并且達(dá)到規(guī)定的峰值之后電平又逐漸下降的 波形。另一方面，在通過磁阻元件R1的形成區(qū)域時(shí)，電平微弱地下降。
另外，磁阻元件MR2相對于磁阻元件R2具有磁通密度越高電阻值越 大幅地變高的特性。并且，由于磁阻元件MR2被連接在電壓輸入端子Vin 側(cè)，所以輸出電壓信號Vout-B成為根據(jù)磁阻元件MR2、 R2的分壓比，在 被檢測體的帶磁部M通過磁阻元件MR2的形成區(qū)域時(shí)，電平逐漸下降并
16且達(dá)到規(guī)定的峰值之后電平又逐漸上升的波形。另一方面，通過配置在輸
送方向上比磁阻MR2的形成區(qū)域更前方的磁阻元件R2的形成區(qū)域時(shí)，電 平微弱地下降。
這里，由于磁阻元件MR1、 MR2的由磁通密度所引起的反應(yīng)在時(shí)間 軸上成為一致，所以輸出電壓信號Vout-A和輸出電壓信號Vout-B的由磁 通密度的變化所引起的主反應(yīng)也在時(shí)間軸上成為一致。
由連接在磁檢測電路20后段的差動放大電路來放大該磁檢測電路20 所輸出的兩個(gè)輸出信號Vout-A、 Vout-B，則在由磁阻元件MR1、 MR2產(chǎn) 生的主反應(yīng)部中得到電平大幅度變化的具有一個(gè)峰值的波形，如圖4 (B) 所示。另外，雖然在該主反應(yīng)部中的峰值前后，產(chǎn)生由磁膽元件Rl、 R2 引起的極小的電平變化，但是對于由磁阻元件MR1、 MR2引起的主反應(yīng) 部中所得的電平，僅是極小的電平。因此，只要較高地設(shè)定帶磁部檢測的 閾值，就能夠不檢測到該低電平的反應(yīng)，而只檢測到主反應(yīng)，從而能夠準(zhǔn) 確地檢測帶磁部。
另外，在本實(shí)施形式中示出了將磁阻元件R1、 R2的感磁部分別形成 在比沿第二方向的磁阻元件MR1、 MR2的感磁部形成區(qū)域更外部的兩邊 的例子，但是，也可以將磁阻元件R1、 R2的感磁部都設(shè)置在同一邊。
圖5 (A)是表示本實(shí)施形式的磁傳感器裝置的磁檢測電路30結(jié)構(gòu)的 平面圖，圖5 (B)是磁檢測電路30的等效電路圖。
在上述各實(shí)施形式的磁檢測電路中示出了將連接線電極的全部直接 形成在基板表面上的例子，而本實(shí)施形式的磁檢測電路30是將連接線電 極的一部分形成在感磁部等的上面所形成的保護(hù)膜32表面上的電路。
17具體而言，磁檢測電路30由以下的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
在基板31上磁檢測電路30的形成區(qū)域的沿第二方向(圖5 (A)中 的橫向方向)的一端形成電壓輸入用電極39U、 3912、接地用電極3921、 3922，在另一端形成電壓輸出用電極3931、 3932。
另外，在基板31上形成構(gòu)成磁阻元件MR1的感磁部3211、 3221、 3231，構(gòu)成磁阻元件MR2的感磁部3312、 3322、 3332，構(gòu)成磁阻元件Rl 的感磁部3311、 3321、 3331，構(gòu)成磁阻元件R2的感磁部3212、 3222、 3232等。
磁阻元件MR1、 MR2的感磁部3211、 3221、 3231、 3312、 3322、 3332
是長度比寬度大的長條形的圖形，沿著長條方向在半導(dǎo)體薄膜上以規(guī)定間 隔來形成由導(dǎo)體構(gòu)成的短路電極，并且配置為長條方向平行于所述第二方 向。
磁阻元件Rl、 R2的感磁部3311、 3321、 3331、 3212、 3222、 3232 是長度比寬度大的長條形的圖形，未形成短路電極，并且配置為長條方向 平行于所述第二方向。
而且，這些感磁部沿著第一方向相互靠近并配置為所構(gòu)成的每一個(gè)磁 阻元件都依次交替的方式。即，在磁檢測電路30的形成區(qū)域中從第一方 向的一端(圖5 (A)的上端)開始依次配置磁阻元件R2的感磁部3232、 磁阻元件Rl的感磁部3311、磁阻元件MR2的感磁部3332、磁阻元件 MR1的感磁部321K磁阻元件R2的感磁部3222、磁阻元件R1的感磁部 3321、磁阻元件MR2的感磁部3322、磁阻元件MR1的感磁部3221、磁 阻元件R2的感磁部3212、磁阻元件Rl的感磁部3331、磁阻元件MR2 的感磁部3312、磁阻元件MR1的感磁部3231。
另外，在基板31上形成連接線電極3411、 3412、 3441、 3442、 3511、 3512、 3541、 3542，其用于連接磁阻元件MR1 、 MR2、 Rl、 R2和電壓輸入用電極、電壓輸出用電極、接地用電極。
連接線電極3411連接磁阻元件MR1的感磁部3211與接地用電極 3921，連接線電極3412連接磁阻元件R2的感磁部3212與接地用電極 3922。連接線電極3441連接磁阻元件MR1的感磁部3231與電壓輸出用 電極3931,連接線電極3442連接磁阻元件R2的感磁部3232與電壓輸出 用電極3932。連接線電極3511連接磁阻元件R1的感磁部3311與電壓輸 入用電極3911，連接線電極3512連接磁阻元件MR2的感磁部3312與電 壓輸入用電極3912。連接線電極3541連接磁阻元件R1的感磁部3331與 電壓輸出用電極3931 ，連接線電極3542連接磁阻元件MR2的感磁部3332 與電壓輸出用電極3932。
在這樣的感磁部群和連接線電極群的表面上形成具有絕緣性的保護(hù) 膜32。在保護(hù)膜32的表面上形成連接各磁阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2 內(nèi)的多個(gè)感磁部用的連接線電極3421、 3431、 3522、 3532、 3521、 3531、 3422、 3432。
連接線電極3421連接磁阻元件MR1的感磁部3211、 3221，連接線電 極3431連接磁阻元件MR1的感磁部3221、 3231。連接線電極3522連接 磁阻元件MR2的感磁部3312、 3322，連接線電極3532連接磁阻元件MR2 的感磁部3322、 3332。連接線電極3521連接磁阻元件Rl的感磁部3311、 3321，連接線電極3531連接磁阻元件R1的感磁部3321、 3331。連接線 電極3422連接磁阻元件R2的感磁部3212、 3222，連接線電極3432連接 磁阻元件R2的感磁部3222、 3232。另外，這些連接線電極通過在保護(hù)膜 32上形成的通孔(viahole)連接于各感磁部，此情況未在圖中表示。
通過構(gòu)成如此的結(jié)構(gòu)，分別構(gòu)成不同磁阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2 的多個(gè)感磁部沿著第一方向按照每個(gè)都依次交替的方式來配置。據(jù)此，如 同上述第l實(shí)施形式，能使由磁阻元件MR1、 MR2、 Rl、 R2所引起的對 被檢測體帶磁部的反應(yīng)在時(shí)間軸上成為一致。
即使具有如此的結(jié)構(gòu)，如同上述第l實(shí)施形式，也能準(zhǔn)確而高精度地 檢測被檢測體的帶磁部。
另外，在上述說明中，將Si基板作為半絕緣性基板而進(jìn)行了例示，但 采用其它材料也可以；示出了用InSb形成感磁部的例子，但是只要是電 阻值根據(jù)磁通量而改變的材料，就可以采用其它材料。
另外，作為對應(yīng)一個(gè)磁檢測部的各磁阻元件，示出了利用在感磁部上 形成短路電極的MR1、 MR2和未形成短路電極的R1、 R2的例子，但是， 代替Rl、 R2采用形成了短路電極且靈敏度比MR1、 MR2低的感磁部也 可以。
權(quán)利要求
1.一種磁傳感器裝置，具有磁檢測部，在所述磁檢測部中，在電壓輸入端子與接地端子之間串聯(lián)連接多個(gè)磁阻元件，從與該串聯(lián)連接的多個(gè)磁阻元件的連接部相連接的電壓輸出端子，輸出由所述多個(gè)磁阻元件分壓的電壓作為輸出信號，所述多個(gè)磁阻元件構(gòu)成為在基板表面形成通過磁通量而改變電阻值的感磁部，其中，構(gòu)成所述磁檢測部的多個(gè)磁阻元件，由所述磁通量引起的電阻值變化的特性不同，并分別具有形成長條形的多個(gè)感磁部；所述多個(gè)磁阻元件中的多個(gè)感磁部在一個(gè)方向上排列，并且將所有的磁阻元件的感磁部配置為構(gòu)成一個(gè)磁阻元件的至少一個(gè)感磁部對構(gòu)成該一個(gè)磁阻元件的其他多個(gè)感磁部不從兩側(cè)相鄰的方式；所述磁傳感器裝置具備多個(gè)所述磁檢測部并且并聯(lián)連接在所述電壓輸入端子與所述接地端子之間；所述磁傳感器裝置具有差動放大電路，其輸入多個(gè)所述磁檢測部的輸出信號并進(jìn)行差動放大處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁傳感器裝置，其特征在于， 所述感磁部的長條方向垂直于被檢測體的帶磁部的排列方向。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁傳感器裝置，其特征在于，所述多個(gè)磁阻元件中，由所述磁通量引起的電阻值變化大的磁阻元件 為高靈敏度磁阻元件，分別構(gòu)成所述高靈敏度磁阻元件的多個(gè)感磁部沿垂 直于所述長條方向被配置為長條方向相互平行的方式，并且所有的高靈敏 度磁阻元件的感磁部被配置為構(gòu)成一個(gè)高靈敏度磁阻元件的至少一個(gè)感 磁部對構(gòu)成該一個(gè)磁阻元件的其他多個(gè)感磁部不從兩側(cè)相鄰的方式，構(gòu)成多個(gè)所述磁檢測部的第一磁檢測部在所述電壓輸出端子與所述 接地端子之間連接所述高靈敏度磁阻元件，第二磁檢測部在所述電壓輸入 端子與所述電壓輸出端子之間連接所述高靈敏度磁阻元件。
4，根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感器裝置，其特征在于，構(gòu)成所述一個(gè)磁檢測部的所述多個(gè)磁阻元件中，構(gòu)成低靈敏度磁阻元 件的多個(gè)感磁部也按照構(gòu)成一個(gè)低靈敏度磁阻元件的至少一個(gè)感磁部對構(gòu)成該一個(gè)低靈敏度磁阻元件的其他多個(gè)感磁部不從兩側(cè)相鄰的方式，跟 構(gòu)成所述一個(gè)磁檢測部的所述多個(gè)磁阻元件中所述高靈敏度磁阻元件的 感磁部一起排列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁傳感器裝置，磁傳感器裝置(1)具有磁檢測部(10)和差動放大電路(100)。磁檢測電路(10)是由并聯(lián)磁阻元件(MR1、R1)的串聯(lián)電路和磁阻元件(MR2、R2)的串聯(lián)電路而成，并且通過磁阻元件(MR1、R1)生成輸出電壓信號(Vout-A)、通過磁阻元件(MR2、R2)生成輸出電壓信號(Vout-B)。輸出電壓信號(Vout-A)和輸出電壓信號(Vout-B)通過差動放大電路(100)差動放大，從而得到作為帶磁部的檢測信號的輸出電壓信號(Vout-C)。其中，構(gòu)成磁阻元件(MR1、MR2、R1、R2)的多個(gè)感磁部排列設(shè)置在垂直于具有帶磁部的被檢測體輸送方向的方向上。
文檔編號G01R33/09GK101666863SQ200910170659
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者南谷保 申請人:株式會社村田制作所