RU2007134110A

RU2007134110A - Трехосевой магнитный датчик и способ его изготовления

Info

Publication number: RU2007134110A
Application number: RU2007134110/28A
Authority: RU
Inventors: Хидеки САТО (JP); Хидеки САТО; Масайоси ОМУРА (JP); Масайоси ОМУРА; Хироси НАИТО (JP); Хироси НАИТО; Тосиюки ООХАСИ (JP); Тосиюки ООХАСИ; Юкио ВАКУИ (JP); Юкио ВАКУИ; Тихиро ОСУГА (JP); Тихиро ОСУГА
Original assignee: Ямаха Корпорейшн (Jp); Ямаха Корпорейшн
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2009-03-20

Claims

1. Трехосевой магнитный датчик, имеющий внутри одной подложки множество элементов с магниторезистивным эффектом, у которых направления чувствительности пересекаются друг с другом, в котором

по меньшей мере, один из элементов с магниторезистивным эффектом сформирован на плоской поверхности подложки, при этом направление намагниченности зафиксированного слоя находится внутри плоской поверхности; и

по меньшей мере, еще один элемент с магниторезистивным эффектом сформирован на наклонной поверхности подложки, при этом направление намагниченности зафиксированного слоя находится внутри поверхности вдоль наклонной поверхности.

2. Трехосевой магнитный датчик по п.1, в котором

элемент с магниторезистивным эффектом имеет зафиксированный слой, намагниченный посредством зафиксированного слоя посредством магнитных полей, сформированных группой постоянных магнитов, в которой фрагменты постоянных магнитов с различной полярностью размещены рядом друг с другом;

элемент с магниторезистивным эффектом, сформированный на плоской поверхности подложки, имеет зафиксированный слой, намагниченный посредством магнитного поля, параллельного подложке, из магнитных полей, сформированных посредством фрагментов постоянных магнитов; и

элемент с магниторезистивным эффектом, сформированный на наклонной поверхности, предусмотренной на подложке, имеет зафиксированный слой, намагниченный посредством магнитного поля, пересекающегося с подложкой фрагментов постоянных магнитов, из магнитных полей, сформированных посредством фрагментов постоянных магнитов.

3. Трехосевой магнитный датчик по п.1, в котором наклонной поверхностью является наклонная поверхность паза, сформированного на толстой пленке подложки.

4. Трехосевой магнитный датчик, имеющий внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, Y-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Z-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, при этом

элемент с магниторезистивным эффектом состоит из одной полосы элементов с магниторезистивным эффектом или множества полос элементов с магниторезистивным эффектом, соединенных последовательно;

элементы с магниторезистивным эффектом X-осевого датчика и элементы с магниторезистивным эффектом Y-осевого датчика формируются на плоской поверхности, параллельной подложке, направление чувствительности перпендикулярно продольному направлению каждой из полос элементов с магниторезистивным эффектом, элементы с магниторезистивным эффектом X-осевого датчика и элементы с магниторезистивным эффектом Y-осевого датчика имеют зафиксированный слой, в котором направление намагниченности ортогонально друг другу; и

элементы с магниторезистивным эффектом Z-осевого датчика формируются на наклонной поверхности, предусмотренной на подложке, и их зафиксированный слой формируется таким образом, что направление намагниченности находится внутри наклонной поверхности, и их направление чувствительности пересекается с продольным направлением соответствующей полосы элементов с магниторезистивным эффектом.

5. Трехосевой магнитный датчик по п.4, в котором в элементе с магниторезистивным эффектом множество полос элементов с магниторезистивным эффектом размещается параллельно и соседние полосы элементов с магниторезистивным эффектом соединены последовательно с подмагничивающими пленками.

6. Трехосевой магнитный датчик по п.4, в котором

каждая из полос элементов с магниторезистивным эффектом, составляющих элементы с магниторезистивным эффектом Z-осевого датчика, сформирована на наклонной поверхности, сформированной так, чтобы быть относительно повернутой под тем же углом к Z-оси, перпендикулярной плоской поверхности подложки;

продольное направление связанной полосы элемента с магниторезистивным эффектом сделано совпадающим либо с направлением длинной стороны (ось X) подложки, либо с направлением короткой стороны (ось Y); и

элементы с магниторезистивным эффектом, составленные с помощью полос элементов с магниторезистивным эффектом, сформированных на каждой из наклонных поверхностей, размещены так, чтобы быть смежными друг с другом и взаимно параллельными.

7. Трехосевой магнитный датчик по п.4, в котором

каждая из полос элементов с магниторезистивным эффектом, составляющих элементы с магниторезистивным эффектом Z-осевого датчика, сформирована на наклонной поверхности, сформированной так, чтобы быть относительно повернутой в сторону Z-оси, перпендикулярной плоской поверхности подложки; - продольное направление полосы элемента с магниторезистивным эффектом сделано совпадающим либо с направлением длинной стороны (ось X) подложки, либо с направлением короткой стороны (ось Y); и - элементы с магниторезистивным эффектом, составленные с помощью полос элементов с магниторезистивным эффектом, сформированных на каждой из наклонных поверхностей, размещены так, чтобы быть смежными и взаимно параллельными, а также соединенными полномостовым способом.

8. Трехосевой магнитный датчик по п.4, в котором подложка сформирована в прямоугольной форме при просмотре сверху, и соотношение сторон составляет 1:2 или 1:1,5.

9. Трехосевой магнитный датчик по п.6, в котором

два элемента с магниторезистивным эффектом, составленных с помощью полос элементов с магниторезистивным эффектом, размещены так, чтобы быть смежными и взаимно параллельными; и

два элемента с магниторезистивным эффектом соединены полномостовым способом с двумя немагнитными резисторами, сформированными в области, которая точечно симметрична от центра подложки, которая имеет квадратную форму при просмотре сверху.

10. Трехосевой магнитный датчик по п.4, в котором наклонной поверхностью является наклонная поверхность паза, сформированного на толстой пленке подложки.

11. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика, имеющего внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, Y-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Z-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, при этом способ изготовления трехосевого магнитного датчика содержит этапы, на которых

формируют элемент с магниторезистивным эффектом для формирования на подложке множества элементов с магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве X-осевого датчика, множества элементов с магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве Y-осевого датчика, и множества элементов с магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве Z-осевого датчика; и

выполняют термическую обработку для регуляризации, при которой каждый из элементов с магниторезистивным эффектом, сформированных на подложке, нагревается посредством применения магнитного поля к нему, чтобы предоставлять одновременно термическую обработку для регуляризации для каждого из элементов с магниторезистивным эффектом.

12. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика по п.11, в котором на этапе термической обработки для регуляризации обработка проводится посредством нагревания, в то время как магнитное поле передается на направление, отклоненное под углом 45° от направления, перпендикулярного наклонной поверхности, на которой сформированы полосы элементов с магниторезистивным эффектом, составляющие множество элементов с магниторезистивным эффектом, выступающих как Z-осевые датчики.

13. Трехосевой магнитный датчик, имеющий внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, Y-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Z-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, в котором

элемент с усиленным магниторезистивным эффектом составлен с помощью, по меньшей мере, одной или более полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом;

элементы с усиленным магниторезистивным эффектом X-осевого датчика сформированы на плоской поверхности, параллельной плоской поверхности подложки, продольное направление полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом находится в направлении оси Y, направление намагниченности зафиксированного слоя связанной полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом находится под предварительно определенным углом относительно оси X, а направление чувствительности является направлением, перпендикулярным продольному направлению полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом;

элементы с усиленным магниторезистивным эффектом Y-осевого датчика сформированы на плоской поверхности, параллельной плоской поверхности подложки, продольное направление полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом находится в направлении оси X, направление намагниченности зафиксированного слоя связанной полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом находится под предварительно определенным углом относительно оси Y, а его направление чувствительности является направлением, перпендикулярным продольному направлению каждой из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом; и

элементы с усиленным магниторезистивным эффектом Z-осевого датчика сформированы на наклонной поверхности, предусмотренной на подложке, направление намагниченности сформировано так, чтобы быть внутри наклонной поверхности, а направление чувствительности сформировано так, чтобы пересекаться с продольным направлением связанной полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом.

14. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором предварительно определенный угол в направлении намагниченности зафиксированного слоя полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, составляющих X-осевой датчик, и предварительно определенный угол в направлении намагниченности зафиксированного слоя полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, составляющих Y-осевой датчик, равны 45°.

15. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором элемент с усиленным магниторезистивным эффектом имеет множество полос элементов с магниторезистивным эффектом, размещенных параллельно.

16. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором множество полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, размещенных параллельно, размещаются рядом, и эти полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединены последовательно посредством подмагничивающих пленок.

17. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором каждая из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, составляющих элементы с усиленным магниторезистивным эффектом Z-осевого датчика, сформирована на наклонной поверхности, сформированной так, чтобы быть относительно поверхности под тем же углом к оси Z, перпендикулярной плоской поверхности подложки, продольное направление полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом является направлением, наклоненным на 45° относительно направления по оси X подложки или направления по оси Y, и элементы с усиленным магниторезистивным эффектом, состоящие из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, сформированных на каждой из наклонных поверхностей, размещаются так, чтобы быть взаимно параллельными.

18. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором подложка сформирована в прямоугольной форме с соотношением сторон 1:2 или в квадратной форме при просмотре сверху.

19. Трехосевой магнитный датчик по п.13, в котором наклонной поверхностью является наклонная поверхность паза, сформированного на толстой пленке подложки.

20. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика, имеющего внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, Y-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Z-осевой датчик, в котором множество элементов с магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, при этом способ изготовления трехосевого магнитного датчика содержит этапы, на которых

выполняют термическую обработку для регуляризации, в которой два элемента с магниторезистивным эффектом в группе с мостовым соединением каждого из элементов с магниторезистивным эффектом, сформированных на подложке, нагреваются посредством применения магнитных полей, взаимно отличающихся по направлению, чтобы предоставлять одновременно термическую обработку для регуляризации для каждого из элементов с магниторезистивным эффектом.

21. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика по п.20, в котором на этапе термической обработки для регуляризации стержневые магниты в матрице стержневых магнитов, в которой множество стержневых магнитов сформировано параллельно, размещаются так, чтобы задавать 45° относительно подложки таким образом, что соседние стержневые магниты на подложке, на которой сформирован каждый из элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, взаимно отличаются по полярности, а затем выполняется нагревание, чтобы провести термическую обработку для регуляризации.

22. Трехосевой магнитный датчик, имеющий внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, Y1-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Y2-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, в котором

элемент с усиленным магниторезистивным эффектом имеет множество полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, соединенных последовательно;

элементы с усиленным магниторезистивным эффектом X-осевого датчика сформированы на плоской поверхности, параллельной поверхности подложки, и зафиксированный слой формируется таким образом, что направление намагниченности и направление чувствительности являются перпендикулярными продольному направлению каждой из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом;

Y1-осевой датчик сформирован на первой наклонной поверхности, наклоненной под предварительно определенным углом к поверхности подложки, и зафиксированный слой формируется таким образом, что направление намагниченности и направление чувствительности являются перпендикулярными продольному направлению каждой из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, и также идут в направлении вдоль первой наклонной поверхности; и

Y2-осевой датчик сформирован на второй наклонной поверхности, которая наклонена под тем же углом, что и первая наклонная поверхность, но в направлении, противоположном первой наклонной поверхности, и зафиксированный слой формируется таким образом, что направление намагниченности и направление чувствительности являются перпендикулярными продольному направлению каждой из полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, и также идут в направлении вдоль второй наклонной поверхности.

23. Трехосевой магнитный датчик по п.22, в котором элемент с усиленным магниторезистивным эффектом имеет множество полос элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, размещенных параллельно, и соседние полосы элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединены последовательно посредством подмагничивающих пленок.

24. Трехосевой магнитный датчик по п.22, в котором первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность составлены с помощью выступов, сформированных на подложке так, чтобы размещаться вплотную, или первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность составлены с помощью пазов, сформированных на подложке так, чтобы противостоять друг другу соответственно.

25. Трехосевой магнитный датчик по п.22, в котором первая наклонная поверхность составлена с помощью первого выступа или паза, а вторая наклонная поверхность составлена с помощью второго выступа или паза, который отличается от первого выступа или паза.

26. Трехосевой магнитный датчик по п.22, в котором первой и второй наклонной поверхностью являются наклонные поверхности, сформированные на толстой пленке подложки.

27. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика, имеющего внутри одной подложки X-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединен мостовым способом, Y1-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, и Y2-осевой датчик, в котором множество элементов с усиленным магниторезистивным эффектом соединено мостовым способом, при этом способ изготовления трехосевого магнитного датчика содержит этапы, на которых

формируют элемент с усиленным магниторезистивным эффектом для формирования на подложке множества элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве X-осевого датчика, множества элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве Y1-осевого датчика, и множества элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, которые будут функционировать в качестве Y2-осевого датчика; и

выполняют термическую обработку для регуляризации, в которой каждый из элементов с усиленным магниторезистивным эффектом, сформированных на подложке, нагревается посредством применения магнитных полей к нему, чтобы предоставлять одновременно термическую обработку для регуляризации для каждого из элементов с усиленным магниторезистивным эффектом.

28. Магнитный датчик, в котором элементы с магниторезистивным эффектом осей X, Y и Z соответственно сформированы, по меньшей мере, в одну пару на подложке, и зафиксированный слой каждого из этих элементов с магниторезистивным эффектом осей X, Y и Z сформирован таким образом, что направления намагниченности пересекаются друг с другом в трехмерном направлении, причем

элементы с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y сформированы на четырех сторонах камеры подложки, элемент с магниторезистивным эффектом оси Z сформирован в четырех углах камеры; и

зафиксированный слой элемента с магниторезистивным эффектом оси Z аналогичен в намагниченном состоянии зафиксированному слою элемента с магниторезистивным эффектом оси X или оси Y.

29. Магнитный датчик по п.28, в котором одна пара или множество пар наклонных поверхностей сформировано в четырех углах так, чтобы быть взаимно параллельными в направлении хода, и одна или множество пар пазов сформированы взаимно параллельными на одной паре или множестве пар этих наклонных поверхностей, и элементы с магниторезистивным эффектом оси Z сформированы на внутренних поверхностях одной пары или множества пар этих пазов.

30. Магнитный датчик по п.28, в котором направление чувствительности элементов с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y находится внутри поверхности подложки, а направление чувствительности элемента с магниторезистивным эффектом оси Z пересекает поверхность подложки.

31. Магнитный датчик по п.28, в котором наклонной поверхностью является наклонная поверхность паза, сформированного на толстой пленке подложки.

32. Способ изготовления магнитного датчика, в котором элементы с магниторезистивным эффектом осей X, Y и Z соответственно сформированы, по меньшей мере, в одну пару на подложке, и эти элементы с магниторезистивным эффектом осей X, Y и Z сформированы таким образом, что соответствующие направления намагниченности пересекаются друг с другом в трехмерном направлении, при этом способ изготовления магнитного датчика содержит этапы, на которых

формируют элементы с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y и пленки постоянного магнита, соединенные с ними, на четырех сторонах камеры на подложке и формируют элемент с магниторезистивным эффектом оси Z и пленку постоянного магнита, соединенную с ним;

намагничивают пленку постоянного магнита, соединенную с элементом с магниторезистивным эффектом оси Z, используя матрицу магнитов, имеющую множество фрагментов постоянных магнитов, размещенных так, что соседние фрагменты постоянных магнитов взаимно отличаются по полярности, чтобы совместить четыре угла камеры на подложке с промежутком между соседними фрагментами постоянных магнитов в матрице магнитов; и

намагничивают пленки постоянного магнита, соединенные с элементами с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y, посредством перемещения подложки так, чтобы совместить с фрагментами постоянных магнитов матрицы магнитов.

33. Способ изготовления магнитного датчика по п.32, в котором мягкая магнитная пластина, имеющая щель в промежутке между соседними фрагментами постоянных магнитов, используется на этапе намагничивания слоев, в том числе соответствующих зафиксированных слоев элементов с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y.

34. Способ изготовления магнитного датчика по п.32, в котором мягкая магнитная пластина, имеющая щель в промежутке рядом с соответствующими четырьмя сторонами фрагмента постоянных магнитов, используется на этапе намагничивания слоев, в том числе соответствующих зафиксированных слоев элементов с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y.

35. Способ изготовления трехосевого магнитного датчика по п.32, в котором

элемент с магниторезистивным эффектом оси Z сформирован на одной паре или множестве пар наклонных поверхностей, направления хода которых параллельны друг другу;

магнитное поле, пересекающееся с подложкой, имеющей фрагменты постоянных магнитов, используется для того, чтобы намагничивать пленку постоянных магнитов, соединенную с элементом с магниторезистивным эффектом оси Z; и

магнитное поле, параллельное подложке, имеющей фрагменты постоянных магнитов, используется для того, чтобы намагничивать пленку постоянных магнитов, соединенную с элементами с магниторезистивным эффектом оси X и оси Y.