(57)【要約】Ｘ軸磁気抵抗センサ（１００）、Ｙ軸磁気抵抗センサ（１１０）、およびＺ軸磁気抵抗センサ（１２０）を備える３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサであって、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗センサは、それぞれＸ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸軟強磁性磁束集束器アレイ、ならびにＸ、Ｙ、およびＺ軸変調器電線アレイを備える。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれＸ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ブリッジに電気的に相互接続される。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸変調器電線アレイは、個々の２ポートＸ、Ｙ、およびＺ軸励磁コイルに電気的に相互接続される。外部磁場を測定するために、２ポートＸ、Ｙ、およびＺ軸励磁コイルは、電流源から周波数ｆで高周波交流電流が別々に供給される。Ｘ軸磁気抵抗センサ（１００）、Ｙ軸磁気抵抗センサ（１１０）、およびＺ軸磁気抵抗センサ（１２０）は、２ｆの周波数を有する高調波信号成分をそれぞれ出力し、次いで、これは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸低ノイズ信号を得るために復調される。この装置は、サイズが小さく、低ノイズ、および簡単な構造を有する。【選択図】図１８
2021513061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸磁気抵抗センサ、Ｙ軸磁気抵抗センサ、およびＺ軸磁気抵抗センサを備える３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサであって、
該Ｘ軸磁気抵抗センサは、Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイ、およびＸ軸変調器電線アレイを備え、該Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、Ｘ軸磁気抵抗検出ブリッジに電気的に相互接続され、該Ｘ軸変調器電線アレイは、２ポートＸ軸励磁コイルに電気的に相互接続され、それによって外部磁場を測定し、該２ポートＸ軸励磁コイルは、電流源から周波数ｆで高周波交流電流が供給されるように構成され、該Ｘ軸磁気抵抗検出ブリッジは、２ｆの周波数を有する高調波信号成分を出力するように構成され、次いで、この高調波信号成分は、Ｘ軸低ノイズ信号を得るために復調され、
Ｙ軸低ノイズ磁気抵抗センサは、Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、Ｙ軸軟強磁性磁束集束器アレイ、およびＹ軸変調器電線アレイを備え、該Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、Ｙ軸磁気抵抗検出ブリッジに電気的に相互接続され、該Ｙ軸変調器電線アレイは、２ポートＹ軸励磁コイルに電気的に相互接続され、それによって外部磁場を測定し、該２ポートＹ軸励磁コイルは、電流源から周波数ｆで高周波交流電流が供給されるように構成され、該Ｙ軸磁気抵抗検出ブリッジは、２ｆの周波数を有する高調波信号成分を出力するように構成され、次いで、この高調波信号成分は、Ｙ軸低ノイズ信号を得るために復調され、
Ｚ軸低ノイズ磁気抵抗センサは、Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、Ｚ軸軟強磁性磁束集束器アレイ、およびＺ軸変調器電線アレイを備え、該Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、Ｚ軸磁気抵抗検出ブリッジに電気的に相互接続され、該Ｚ軸変調器電線アレイは、２ポートＺ軸励磁コイルに電気的に相互接続され、それによって外部磁場を測定し、該２ポートＺ軸励磁コイルは、電流源から周波数ｆで高周波交流電流が供給されるように構成され、該Ｚ軸磁気抵抗検出ブリッジは、２ｆの周波数を有する高調波信号成分を出力するように構成され、次いで、この高調波信号成分は、Ｚ軸低ノイズ信号を得るために復調される、３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項２】
前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、および前記Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、同じ磁場検出方向を有し、前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、および前記Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイを形成する磁気抵抗検出ユニットのウェハは、同じ磁場アニール処理によって得られる、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項３】
前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、＋Ｘ軸および−Ｘ軸磁場検出方向を有し、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、＋Ｙ軸および−Ｙ軸磁場検出方向を有し、該２つに係る該磁場検出方向は、それぞれレーザ・プログラム制御された走査式熱アニーリングによって得られ、Ｚ軸磁気抵抗検出ユニットは、ＸまたはＹ軸磁場検出方向を有する、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項４】
前記Ｘ軸磁気抵抗センサおよび前記Ｙ軸磁気抵抗センサは、検出方向が回転するように、それぞれダイスを９０度、１８０度、および２７０度だけ回転させることによって得られる、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項５】
前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイ、および前記Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイを形成する磁気抵抗検出ユニットは、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＡＭＲである、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項６】
前記Ｘ軸磁気抵抗検出ブリッジ、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ブリッジ、および前記Ｚ軸磁気抵抗検出ブリッジは、それぞれ半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジ構造である、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項７】
前記Ｘ軸磁気抵抗センサは、基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサであり、前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイの間隙に位置するＸ軸検出用磁気抵抗検出ユニット・ストリングと、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器の上面または下面のＹ軸中心線のポジションに位置するＸ軸基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングとを備え、前記Ｘ軸変調器電線アレイのＸ軸変調器電線は、前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器を備えた軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように、該Ｙ軸中心線に平行であり、前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器内に位置し、前記軟強磁性材料層および前記変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、該Ｘ軸変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する、請求項２記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項８】
前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、検出用軟強磁性磁束集束器、および基準軟強磁性磁束集束器を備え、前記Ｘ軸基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングのうち任意の２つの隣接したもの、および前記Ｘ軸検出用磁気抵抗検出ユニット・ストリングのうち任意の２つの隣接したものは、それぞれ該基準軟強磁性磁束集束器および該検出用軟強磁性磁束集束器の上面または下面のＹ軸中心線に対して対称的な２つのポジションに位置し、前記Ｘ軸変調器電線は、前記軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように、それぞれ前記基準軟強磁性磁束集束器または前記検出用軟強磁性磁束集束器内に位置し、その前記Ｙ軸中心線に平行である、請求項７記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項９】
前記Ｘ軸磁気抵抗センサは、Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、複数のＵ形軟強磁性磁束集束器を備え、各該Ｕ形軟強磁性磁束集束器は、２つの指状嵌入構造を有し、該複数のＵ形軟強磁性磁束集束器は、指状嵌入間隙が隣接したＵ形軟強磁性磁束集束器間に形成されるように交互に差し込まれ、前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれ該Ｕ形軟強磁性磁束集束器の該指状嵌入間隙内に交互に位置するプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備え、前記Ｘ軸変調器電線アレイの変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように該Ｕ形軟強磁性磁束集束器の該指状嵌入構造内に位置し、該軟強磁性材料層および該変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、該変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する、請求項２記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項１０】
前記Ｘ軸磁気抵抗センサは、Ｈ型軟強磁性磁束集束器／Ｕ型軟強磁性磁束集束器のハイブリッドＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、前記Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、該Ｈ型軟強磁性磁束集束器および該Ｕ型軟強磁性磁束集束器を備え、該Ｈ型軟強磁性磁束集束器および該Ｕ型軟強磁性磁束集束器は、指状嵌入構造をそれぞれ備え、指状嵌入間隙を形成するように交互に差し込まれ、Ｘ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれ該Ｈ型軟強磁性磁束集束器と該Ｕ型軟強磁性磁束集束器の間で該指状嵌入間隙内に交互に位置するプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備え、前記Ｘ軸変調器電線アレイの変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように該指状嵌入構造内に位置し、前記軟強磁性材料層および前記変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、前記変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する、請求項２記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項１１】
前記Ｙ軸磁気抵抗センサは、Ｙ軸櫛形指状嵌入状プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、前記Ｙ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、互いに対向して配設された２組の軟強磁性磁束集束器を備え、各該２組の軟強磁性磁束集束器は、櫛形座部と、前記櫛形座部から該２組の軟強磁性磁束集束器の他方に延びる指状嵌入構造とを備え、該２組の軟強磁性磁束集束器における該指状嵌入構造は、交互に差し込まれ、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、指状嵌入間隙内に交互に位置するプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備え、前記Ｙ軸変調器電線アレイの変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように該指状嵌入構造内に位置し、前記軟強磁性材料層および前記変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、前記変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有し、Ｘ軸接続電線は、該櫛形座部から離れるように領域内に位置し、または前記変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように該櫛形座部内に位置し、２つの櫛形座部内の前記変調器電線は、反対の電流方向を有する、請求項２記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項１２】
前記Ｙ軸磁気抵抗センサは、軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイを備えたプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、前記Ｙ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、それぞれＹ方向に沿ってアライメント不整合であるＮ行×Ｍ列軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩおよびＮー１行×Ｍ列軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩＩを備え、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、該軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩと該軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩＩの間で間隙内に交互に位置するプッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットを備え、前記Ｙ軸変調電線アレイの変調器電線は、該軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩおよび該軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩＩ内の軟強磁性磁束集束器ブロックの列に沿って交互に配置され、軟強磁性ブロックを備えた軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成し、前記変調器電線の隣接したものは、反対の電流方向を有する、請求項２記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項１３】
前記Ｚ軸磁気抵抗センサは、軟強磁性磁束集束器アレイを備えるプル・プッシュ・ブリッジ磁気抵抗センサであり、前記Ｚ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備え、該プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよび該プル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、軟強磁性磁束集束器の上面または下面でおよびＹ軸中心線に対して対称的な２つのポジションに位置し、前記Ｚ軸変調器電線アレイの変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層複合構造を形成するように前記軟強磁性磁束集束器内に位置し、前記変調器電線の隣接したものは、反対の電流方向を有する、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【請求項１４】
前記Ｘ軸磁気抵抗センサと前記Ｙ軸磁気抵抗センサの両方は、多層構造型アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサであり、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器は、間隔をおいて配置された複数のＸ軸軟強磁性磁束集束器を備え、Ｙ軸軟強磁性磁束集束器は、間隔をおいて配置された複数のＹ軸軟強磁性磁束集束器を備え、前記Ｘ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれ該Ｘ軸軟強磁性磁束集束器の間隙に位置するＸプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびＸプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備え、前記Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれ該Ｙ軸軟強磁性磁束集束器の間隙に位置するＹプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびＹプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備える、請求項１記載の３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサの分野に関し、より詳細には、３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常使用中、磁気抵抗センサには１／ｆノイズが存在する。磁気抵抗センサの１／ｆノイズを減少させることとともに、これを抑制する方法を見つけることが関心となっている。一般に、磁気抵抗センサは低い周波数において高い１／ｆノイズを有し、一方、磁気抵抗センサは高い周波数において主に熱ノイズを有しており、後者のノイズのエネルギー密度は低い周波数におけるノイズのエネルギー密度よりもずっと低い。したがって、磁気信号は高周波磁場へ選択的に予変調され、次いで、この磁気信号は磁気抵抗センサによって測定され、この磁気抵抗センサは高周波電圧信号を出力し、次いで、この信号は磁気信号の測定を低周波領域から高周波領域へ移すために復調され、それによって１／ｆノイズの大きさを減少させる。
【０００３】
そのようにする先の試みは、軟強磁性磁束集束器を含む振動構造が磁気抵抗センサの表面上へ構築され、軟強磁性磁束集束器は、外部静磁場を変調させるために磁気抵抗センサの表面上で周期的に振動するように駆動されるＭＥＭＳの技術的解決策を用いて行われてきた。この技術は、磁気抵抗センサの１／ｆノイズを減少させる助けとなるが、磁気抵抗センサの複雑さおよびサイズ、ならびにプロセスの複雑さは、振動構造およびドライバの追加で大きく増している。
【０００４】
３軸磁気抵抗センサは、周囲磁場についての３つの成分全てを測定することができるので、電子コンパスとして使用することができる。一般に、３軸磁気抵抗センサによって行われる測定は、それが周囲磁場の３軸測定を行うときに、静磁場中で実行され、そのため、周囲磁場の測定精度に影響を及ぼす１／ｆノイズが存在する。したがって、本発明は、低ノイズ測定信号を得るように測定信号の高周波出力を実現することができる３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサを提供することを目指している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明において、低ノイズ測定信号を得るように測定信号の高周波出力を実現することができる３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
３軸磁気抵抗センサは、Ｘ軸磁気抵抗センサ、Ｙ軸磁気抵抗センサ、およびＺ軸磁気抵抗センサを備える。Ｘ軸磁気抵抗センサおよび関連した一組の軟強磁性磁束集束器は、１．軟強磁性磁束集束器間隙内に位置する検出用磁気抵抗ユニットのストリング、および軟強磁性磁束集束器の上面の上方または下面の下方に位置する基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングを備える単一チップの基準ブリッジ磁気抵抗センサ、２．走査レーザ熱アニーリングによって＋Ｘプッシュ磁気抵抗検出ユニット・アレイおよび−Ｘプル磁気抵抗検出ユニット・アレイを得るとともに感度を強化するために軟強磁性磁束集束器アレイを備える単一チップの高感度プッシュ・プル磁気抵抗センサ、３．感度を強化するために軟強磁性磁束集束器を備えるフリップ・ダイ・プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであって、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットは、ダイを１８０度だけはじき動かすことによって実施される、フリップ・ダイ・プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサ、４．Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであって、Ｕ形軟強磁性磁束集束器の開口方向は、交互に＋Ｙ方向および−Ｙ方向であり、Ｕ形軟強磁性磁束集束器のうち２つの隣接したものは、指状嵌入状であり、磁気抵抗検出ユニットの検出方向は、同じであり、Ｘ方向であり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、指状嵌入間隙内に交互に位置する、Ｘ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサ、ならびに５．Ｕ形軟強磁性磁束集束器およびＨ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸ軸プッシュ・プル磁気抵抗センサであって、Ｈ形軟強磁性磁束集束器およびＵ形軟強磁性磁束集束器の開口部は全て、＋Ｙ方向または−Ｙ方向の方にあり、Ｈ形軟強磁性磁束集束器またはＵ形およびＨ形軟強磁性磁束集束器の２つの隣接したものは、指状嵌入状であり、磁気抵抗検出ユニットの検出方向は、同じであり、Ｘ方向であり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、指状嵌入間隙内に交互に位置する、Ｘ軸プッシュ・プル磁気抵抗センサを備える。
【０００７】
Ｙ軸磁気抵抗センサは、１．Ｘ軸磁気抵抗センサは、９０度だけはじき動かされる、２．＋Ｙプッシュ磁気抵抗センサ・ユニット・アレイおよび−Ｙプル磁気抵抗センサ・ユニット・アレイは、感度を強化するために軟強磁性磁束集束器アレイを利用して走査式レーザ熱アニーリングによって直接書かれる、３．２つの櫛形軟強磁性磁束集束器は、指状嵌入状であり、櫛形座部は、Ｘ方向に平行であり、櫛歯は、Ｙ方向に開放しており、磁気抵抗検出ユニットの磁場検出方向は、Ｘ軸に沿っており、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、指状嵌入間隙内に交互に位置する、４．Ｘ方向に沿って交差するとともにＹ方向に沿ってアライメント不整合である軟強磁性磁束集束器の２つの長方形ブロック・アレイを備えたＹ軸プッシュ・プル磁気抵抗センサが採用され、一方の軟強磁性磁束集束器アレイに対応する軟強磁性ブロックは、他方の軟強磁性磁束集束器アレイの間隙の左または右に位置し、磁気抵抗検出ユニットの検出方向は、全てＸ方向であり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、２つの隣接した軟強磁性磁束集束器によって形成された間隙の中央内に交互に位置するというタイプのうちのやはり１つである。
【０００８】
軟強磁性磁束集束器アレイは、Ｚ軸磁気抵抗センサに使用され、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれ軟強磁性磁束集束器の表面の上方または下方の２つのポジションに、Ｙ軸中心線から等距離でそれぞれ位置する。
【０００９】
本発明の特定の態様によれば、３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサは、基板と、この基板上に位置するＸ、Ｙ、およびＺ軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサとを備える。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイと、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸軟強磁性磁束集束器アレイと、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸変調器電線アレイとをそれぞれ備える。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれＸ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ブリッジに電気的に相互接続される。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸変調器電線アレイは、個々の２ポートＸ、Ｙ、およびＺ軸励磁コイルに電気的に相互接続される。外部磁場を測定するために、２ポートＸ、Ｙ、およびＺ軸励磁コイルは、電流源から周波数ｆで高周波交流電流が別々に供給される。Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗センサは、２ｆの周波数を有する高調波信号成分をそれぞれ出力し、次いで、これは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸低ノイズ信号を得るために復調される。
【００１０】
Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、同じ磁場検出方向を有し、磁気抵抗検出ユニットのウェハは、同じ磁場アニール処理によって得られる。
ＸおよびＹ軸磁気抵抗検出ユニット・アレイは、それぞれ＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、および−Ｙ軸磁場検出方向を有し、それぞれレーザ・プログラム制御された走査式熱アニーリングによって得られ、Ｚ軸磁気抵抗検出ユニットは、ＸまたはＹ軸磁場検出方向を有する。
【００１１】
Ｘ軸磁気抵抗センサおよびＹ軸磁気抵抗センサは、検出方向が回転するように、それぞれダイスを９０度、１８０度、および２７０度だけ回転させることによって得られる。
磁気抵抗検出ユニットは、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＡＭＲのタイプである。
磁気抵抗検出ユニット・ブリッジは、半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジ構造である。
【００１２】
Ｘ軸磁気抵抗センサは、基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサであり、Ｘ軸検出用磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイの間隙に位置し、Ｘ軸基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器の上面または下面のＹ軸中心線のポジションに位置し、Ｘ軸変調器電線は、Ｙ軸中心線に平行であり、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器内に位置し、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器を備えた軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成し、軟強磁性材料層および変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、Ｘ軸変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１３】
Ｘ軸磁気抵抗センサは、基準のＸ軸磁気抵抗センサであり、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、検出用軟強磁性磁束集束器および基準軟強磁性磁束集束器を含み、２つのＸ軸基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよび２つのＸ軸検出用磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれ基準軟強磁性磁束集束器および検出用軟強磁性磁束集束器の上面または下面のＹ軸中心線に対して対称的な２つのポジションに位置し、Ｘ軸変調器電線は、それぞれ基準軟強磁性磁束集束器および検出用軟強磁性磁束集束器内に位置し、そのＹ軸中心線に平行であり、軟強磁性磁束集束器を備える軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成し、軟強磁性材料層および変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、Ｘ軸変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１４】
Ｘ軸磁気抵抗センサは、Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれＵ形軟強磁性磁束集束器の指状嵌入間隙内に交互に位置し、変調器電線は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器の指状嵌入構造内に位置し、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成し、軟強磁性材料層および変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１５】
Ｘ軸磁気抵抗センサは、Ｈ型軟強磁性磁束集束器／Ｕ型軟強磁性磁束集束器のハイブリッドＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれＵ−Ｈハイブリッド構造の指状嵌入間隙内に交互に位置し、変調器電線は、指状嵌入構造内に位置し、軟強磁性材料層および変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１６】
Ｙ軸磁気抵抗センサは、Ｙ軸櫛形指状嵌入状プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、指状嵌入間隙内に交互に位置し、変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成するように指状嵌入構造内に位置し、軟強磁性材料層および変調器電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられ、変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有し、Ｘ軸接続電線は、櫛形座部から離れるように領域内に位置し、または変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成するように櫛形座部内に位置し、２つの櫛形座部内の変調器電線は、反対の電流方向を有する。
【００１７】
Ｙ軸磁気抵抗センサは、軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイを備えたプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサであり、Ｙ軸軟強磁性磁束集束器アレイは、それぞれＹ方向に沿ってアライメント不整合であるＮ行×Ｍ列軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩおよびＮー１行×Ｍ列軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩＩを備え、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットは、軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩと軟強磁性磁束集束器ブロック・アレイＩＩの間で間隙内に交互に位置し、変調器電線は、アレイＩおよびアレイＩＩ内の軟強磁性磁束集束器ブロックの列に沿って交互に配置され、軟強磁性ブロックを備えた軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成し、変調器電線の隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１８】
Ｚ軸磁気抵抗センサは、軟強磁性磁束集束器アレイを備えるプル・プッシュ・ブリッジ磁気抵抗センサであり、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、軟強磁性磁束集束器の上面または下面でおよびＹ軸中心線に対して対称的な２つのポジションに位置し、変調器電線は、軟強磁性材料層／変調器電線層／軟強磁性材料層サンドイッチ複合構造を形成するように軟強磁性磁束集束器内に位置し、変調器電線の隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００１９】
Ｘ軸磁気抵抗センサとＹ軸磁気抵抗センサの両方は、Ｘ軸軟強磁性磁束集束器アレイおよびＹ軸軟強磁性磁束集束器アレイを備える多層構造型アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサであり、Ｘプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびＸプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれＸ軸軟強磁性磁束集束器の間隙に位置し、Ｙプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびＹプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、それぞれＹ軸軟強磁性磁束集束器の間隙に位置する。
【００２０】
先行技術と比較して、本発明は、以下の有益な効果を有する。
Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗センサでは、低周波から高周波への測定信号の移動が実施され、磁気抵抗センサのノイズは、静的な軟強磁性磁束集束器構造および交流電流を用いることによって減少させられる。また、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗センサによって形成される３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサは、構造が簡単であり、サイズか小さく、製造プロセスが簡単である。
【００２１】
本発明の実施形態を用いて技術的解決策を示すとともに、先行技術もより明確に説明するために、本実施形態および先行技術についての説明に使用される添付図面を、以下に簡潔に紹介する。以下の説明における添付図面については、多くの可能な本発明の実施形態のほんの一部にすぎないことが明らかである。当業者は、創造的な努力なしで添付図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第１のアップストリーム変調式構造の概略図である。
【図２】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第１のアップストリーム変調式構造の外部磁場の分布図である。
【図３】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第１のアップストリーム変調式構造の励磁磁場の分布図である。
【図４】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第２のアップストリーム変調式構造の概略図である。
【図５】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第２のアップストリーム変調式構造の外部磁場の分布図である。
【図６】基準ブリッジＸ軸磁気抵抗センサの第２のアップストリーム変調式構造の励磁磁場の分布図である。
【図７】Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＸ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の図である。
【図８】Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＸ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の外部磁場の分布図である。
【図９】Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＸ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の励磁磁場の分布図である。
【図１０】Ｕ形およびＨ形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＸ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の図である。
【図１１】櫛形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＹ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の図である。
【図１２】櫛形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＹ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の励磁磁場の分布図である。
【図１３】櫛形軟強磁性磁束集束器を備えたプッシュ・プル・ブリッジＹ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の外部磁場の分布図である。
【図１４】軟強磁性磁束集束器の長方形アレイを備えたプッシュ・プル・ブリッジＹ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の図である。
【図１５】プッシュ・プル・ブリッジＺ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の図である。
【図１６】プッシュ・プル・ブリッジＺ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の外部磁場の分布図である。
【図１７】プッシュ・プル・ブリッジＺ軸磁気抵抗センサのアップストリーム変調式構造の励磁磁場の分布図である。
【図１８】ＸＹＺ３軸アップストリーム変調式磁気抵抗センサの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、本発明の実施形態における技術的解決策は、本発明の実施形態における添付図面を参照して、以下明確におよび完全に説明される。説明された実施形態が本発明の実施形態の全部ではなく一部であることは明らかである。
【００２４】
本発明は、各実施形態と組み合わせて、添付図面を参照して、以下詳細に説明される。本発明は、Ｘ軸磁気抵抗センサと、Ｙ軸磁気抵抗センサと、Ｚ軸磁気抵抗センサとを備えるＸＹＺ３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサを提供することを目指している。Ｘ軸磁気抵抗センサ、Ｙ軸磁気抵抗センサ、およびＺ軸磁気抵抗センサの特定の構造については、それぞれ実施形態１、実施形態２、および実施形態３の参照がなされてもよく、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸磁気抵抗センサによって形成されたＸＹＺ３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサについては、実施形態４の参照がなされてもよい。
【００２５】
＜実施形態１＞
図１は、第１の基準ブリッジ・アップストリーム変調式低ノイズＸ軸磁気抵抗センサの構造図である。１はセンサが位置する領域を示し、２は軟強磁性磁束集束器アレイの間隙内に位置する検出用磁気抵抗検出ユニット・ストリングを示し、４は軟強磁性磁束集束器３の上面または下面上のＹ軸中心に位置する基準磁気抵抗検出ユニット・ストリングを示し、２ポート変調器電線コイル５は軟強磁性磁束集束器内に位置する変調器電線アレイを含み、隣接した変調器電線６および７は反対の電流方向を有する。
【００２６】
図２および図３は、基準ブリッジ・アップストリーム変調式低ノイズＸ軸磁気抵抗センサ１の作動原理図である。変調器電線１０および１１は、軟強磁性磁束集束器内に位置し、軟強磁性材料層８、電線層１０、および軟強磁性材料層９を含む複合多層膜構造を形成し、軟強磁性材料層および電線層は、絶縁性材料層を介して隔てられている。２つの隣接した変調器電線１０および１１ならびに１１および１２は、反対の電流方向を有する。変調器電線の励磁電流は、軟強磁性材料層８および軟強磁性材料層９内に反対方向の磁場−ＨｅおよびＨｅを発生させる。他方、外部磁場Ｈｘは、軟強磁性材料層の全部に作用し、検出用磁気抵抗検出ユニット１３によって検出される磁場は、２つの隣接した軟強磁性材料層によって発生する磁場のベクトルの重ね合わせである。隣接した検出用磁気抵抗検出ユニット１５は、検出用磁気抵抗検出ユニット１３と同じ磁場ベクトルの和を有することが理解できる。図３は、外部磁場Ｈｘが０であるときの磁場の分布図である。検出用磁気抵抗検出ユニット内で２つの隣接した軟強磁性材料層によって発生する磁場−ＨｅおよびＨｅは、大きさが等しくおよび方向が反対である。外部磁場が導入されるとき、軟強磁性材料層の一方に係る磁場は強化され、一方、軟強磁性材料層の他方に係る磁場は低減させられ、そこでそれらは、フラックスゲートと同様に、異なる透磁率を有する。したがって、検出用磁気抵抗検出ユニット内の外部磁場は、磁場の周波数を励起する磁場信号に変調され、検出用磁気抵抗検出ユニットによって測定される。基準磁気抵抗検出ユニット１５については、外部磁場Ｈｘが０であるとき、２つの隣接した基準磁気抵抗検出ユニット１４および１６に対応する励磁磁場成分は０である。外部磁場の作用によって、２つの隣接した軟強磁性材料層は異なる磁化状態を有し、励磁磁場によって変調された後に外部磁場は同じ周波数変動を有する。このように、基準磁気抵抗センサの出力信号は、周波数ｆで出力信号に変調される。
【００２７】
図４は、第２の基準ブリッジ・アップストリーム変調式低ノイズＸ軸磁気抵抗センサの構造図である。２０は、異なる幅を有する２組の軟強磁性磁束集束器、すなわち、広い磁束集束器２１、２４、および狭い磁束集束器２２、２３を含むセンサが位置する領域を示しており、それらの配置関係は、広い／広い／狭い／広い／広い／広いである。すなわち、２つの端部における軟強磁性磁束集束器を除いて、中央の軟強磁性磁束集束器は、対で互いに隣接している。各軟強磁性磁束集束器は、一組の磁気抵抗検出ユニット・ストリングに対応し、この一組の磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、軟強磁性磁束集束器の上面または下面のＹ軸中心線の両側に同じ距離でそれぞれ位置する、例えば、磁気抵抗検出ユニット・ストリング対２５および２６ならびに３１および３２はそれぞれ広い磁束集束器２１、２４に対応し、磁気抵抗検出ユニット・ストリング対２７および２８ならびに２９および３０は狭い磁束集束器２２、２３に対応する。変調器電線３３は、軟強磁性磁束集束器内に位置する変調器電線アレイ３４、３５、３６、および３７を含み、２つの隣接した変調器電線は、反対の励磁電流方向を有する。
【００２８】
図５および図６は、それぞれ、外部磁場Ｈｘの存在下で磁気抵抗検出ユニット・ストリングに対する励磁電流の変調の効果、ならびに外部磁場Ｈｘが０であるときの磁気抵抗検出ユニット・ストリングにおける励磁電流磁場−ＨｅおよびＨｅの分布図を示す。図５では、検出用磁気抵抗検出ユニット２５および２６は、励磁磁場および外部磁場、すなわちＨｘ＋Ｈｅの合成作用を検出し、一方、３１および３２は、Ｈｘ−Ｈｅである磁場を検出する。それに対応して、図６では、磁気抵抗検出ユニット２５および２６は、Ｈｅおよび−Ｈｅである外部励磁磁場を検出する。外部磁場がないとき、磁気抵抗検出ユニットによって検出される平均磁場は０である。外部磁場が印加されるとき、その均衡は壊され、一方の側の励磁磁場は強化され、他方の側の励磁磁場は低減される。したがって、軟強磁性材料の透磁率は、フラックスゲートと同様の異なった状態にある。したがって、外部磁場の変動は、同じ周波数で励磁磁場の変動へ変調され、磁気抵抗検出ユニットの２つの端部で信号によって出力される。同様に、磁気抵抗検出ユニット２７および２９については、その外部磁場の変動は、やはり同じ周波数で励磁磁場の変動へ変調され、磁気抵抗検出ユニットの２つの端部で信号によって出力される。同時に、外部磁場に対しての広い軟強磁性磁束集束器と狭い軟強磁性磁束集束器の減衰比の違いにより、新しいＸ軸基準ブリッジ・アップストリーム変調式磁気抵抗センサが、それらのうちの一方を基準磁気抵抗検出ユニットとし、他方を検出用磁気抵抗検出ユニットとしてとることによって得られる。
【００２９】
図７は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器構造を備えたＸプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサの構造図である。４０は、＋Ｙに向けて開放された複数のＵ形軟強磁性磁束集束器４１、４３と、−Ｙに向けて開放されたＵ形軟強磁性磁束集束器４２とを含むセンサが位置する領域を示す。各Ｕ形軟強磁性磁束集束器は、２つの指状嵌入構造を有し、＋Ｙに向けて開放されたＵ形軟強磁性磁束集束器の指状嵌入構造、および−Ｙに向けて開放されたＵ形軟強磁性磁束集束器の指状嵌入構造は、指状嵌入間隙を形成するように交互に差し込まれ、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリング４５およびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングが指状嵌入間隙内に交互に位置する。変調器電線４４はＵ形軟強磁性磁束集束器の指状嵌入構造内に位置し、これらの電線のうち隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００３０】
図８および図９は、それぞれ、外部磁場Ｈｘの存在下および外部磁場Ｈｘの不存在下におけるプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングの位置における励磁磁場−ＨｅおよびＨｅならびに外部磁場Ｈｘの磁場分布図である。外部磁場の存在下で、プッシュ磁気抵抗検出ユニット４５およびプル磁気抵抗検出ユニット４６は、反対の磁場分布特徴を有し、一方の側の軟強磁性層によって発生する磁場はＨｅ＋Ｈｘであるとともに、他方の側の軟強磁性層によって発生する磁場はＨｘ−Ｈｅであることが理解できる。外部磁場がないとき、その磁場のベクトル和は０である。したがって、それは、高周波励磁磁場の条件下で、外部磁場に関する軟強磁性材料の変調の効果と一致する。
【００３１】
図１０は、Ｕ形およびＨ形軟強磁性磁束集束器を備えた指状嵌入型Ｘプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサを示す。５０は、センサが位置する領域を示す。２つの隣接したＨ形軟強磁性磁束集束器５１および５３は、Ｙ方向に向けて開口部をそれぞれ有する。また、５１および５３は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器５２を介して指状嵌入型であり、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットは、指状嵌入間隙において互いに交差する。５１は、指状嵌入構造内にそれぞれ位置する変調器電線を示し、変調器電線のうち隣接したものは、反対の電流方向を有する。
【００３２】
外部磁場の存在下のおよび外部磁場が０であるときの指状嵌入型Ｘプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサの作動原理の解析は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサについてのものと同じである。
【００３３】
＜実施形態２＞
図１１は、交差する櫛状のＹ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサを示す。５０は、互いに対向して、Ｙ方向に向けて開放して、および指状嵌入状構造を有して配設された２つの櫛歯状の軟強磁性磁束集束器５１および５２を含むセンサが位置する領域を示し、すなわち、各軟強磁性磁束集束器は、Ｘに沿って延びる櫛形座部と、この櫛形座部から別の軟強磁性磁束集束器へ延びる複数の指状嵌入構造とを備える。複数の指状嵌入構造は、間隔をおいて配置され、２つの軟強磁性磁束集束器の指状嵌入構造は、複数の指状嵌入間隙を形成するように交互に差し込まれ、交互配置される。プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリング５４、およびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリング５５は指状嵌入間隙内に交差状に分散され、変調器電線５３は指状嵌入構造内に分散され、変調器電線のうち２つの隣接したものは、反対の電流方向を有する。外部磁場の存在下のおよび外部磁場が０であるときの交差する櫛状のＸ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサの作動原理の解析は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサついてのものと同じである。
【００３４】
図１２および図１３は、それぞれ上側櫛形座部および下側櫛形座部内に位置するとともに反対の電流方向を有している、反対の電流方向を有した２つの変調器電線５６および５７を備える別のアップストリーム変調式電線構造の概略図である。図１２は、外部磁場なしで励磁磁場だけが存在する状況を示す。プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリング５４およびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリング５５は、反対の励磁磁場を有し、これは０であり、＋Ｈｅｘ−Ｈｅｘは相殺する。図１３は、外部磁場Ｈｙが印加される場合の状況を示す。プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリング５４については、その−Ｈｙｘ方向の磁場が強化され、一方、プル磁気抵抗検出ユニット・ストリング５５については、そのＨｙｘ方向の磁場が強化される。したがって、軟強磁性材料層の透磁率は変化し、励磁電流磁場は相殺できず、それによってＨｙｘを周波数Ｈｅｘで磁場に変調する。
【００３５】
図１４は、アライメント不整の２つの長方形の軟強磁性磁束集束器アレイを含む、軟強磁性磁束集束器の長方形ブロック構造を備えたＹ軸プッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサを示す。一方の軟強磁性磁束集束器アレイ６３、６４は、別の軟強磁性磁束集束器アレイ６１と６２の間に位置し、Ｙ軸に沿ってアライメント不整であり、２つの隣接した間隙の左または右に位置する。
【００３６】
Ｙ軸磁場の作用によって、その磁場分布は、２つの隣接したＸ磁場成分が反対の磁場方向を有する図に示されるようになる。変調器電線コイルは、図１４に示されているようなものである。電線は、Ｙ方向に沿って軟強磁性磁束長方形ブロック全てに接続され、軟強磁性磁束長方形ブロック内に位置する。２つの隣接した変調器電線６５および６６は、反対の電流方向を有する。プッシュ磁気抵抗検出ユニット６７とプル磁気抵抗検出ユニット６８の任意の対について、励磁磁場と外部磁場の合成作用下でのそれらの磁場分布の関係は、Ｕ形軟強磁性磁束集束器を備えたＸプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサについてのものと同じである。
【００３７】
＜実施形態３＞
図１５は、Ｚ軸磁気抵抗式のプッシュ・プル・ブリッジ磁気抵抗センサを示す。７０は、センサが位置する領域を示す。７１および７２は、軟強磁性磁束集束器アレイを示し、７３および７４ならびに７５および７６は、軟強磁性磁束集束器の上面または下面におよびＹ軸中心線から等距離で位置するプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングである。７７は、軟強磁性磁束集束器内に位置する変調電線７８および７９を含む変調器電線コイルを示し、隣接した変調器電線は、反対の電流方向を有する。
【００３８】
図１６および図１７は、励磁磁場Ｈｅの下で、Ｚ軸磁場Ｈｚの存在下で、およびＺ軸磁場が０であるときの磁気抵抗検出ユニット７３、７４、７５、および７６の磁場分布である。外部磁場が０であるとき、プル磁気抵抗検出ユニット７３および７５は、それぞれ励磁磁場Ｈｅおよび−Ｈｅを有し、したがって、直列接続の場合、平均磁場が０であることが図１７から理解できる。図１６は、軟強磁性磁束集束器の通過後にＨｚ磁場が２つの磁場成分Ｈｚｘおよび−Ｈｚｘに変換されることを示す。７３および７５は、同じ磁場成分−Ｈｚｘを有し、その結果として、一方の磁場が増加し、他方の磁場が減少し、それによって励磁磁場の周波数を信号にうまく変調する。図１７において、７４および７６は、反対の励磁磁場Ｈｅおよび−Ｈｅを有し、そのため平均磁場が０であるのに対して、図１６では、磁場成分Ｈｚｘにより、７３および７５とは反対の磁場成分が出現し、したがって変調後、それらは、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットとしてなお使用される。
【００３９】
＜実施形態４＞
図１８は、実施形態１において与えられるようなＸ軸アップストリーム変調式センサ１００、実施形態２において与えられるようなＹ軸アップストリーム変調式センサ１１０、および実施形態３において与えられるようなＺ軸アップストリーム変調式センサ１２０を含む、ＸＹＺ３軸アップストリーム変調式低ノイズ磁気抵抗センサの構造図である。
【００４０】
上記のものは、特定の好ましい実施と組み合わせた本発明のさらなる詳述であり、本発明の特定の実施はこれらの説明に単に限定されるとみなすことはできない。当業者にとっては、本出願が上記の例示的な実施形態の詳細に限定されないとともに、本出願が本出願の趣旨および基本的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施できることは明らかである。したがって、全ての態様において、各実施形態は、例示的および非限定とみなされるべきであり、本出願の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって限定され、したがって、本出願における特許請求の範囲と均等な要件の意味および範囲内であらゆる変更を含むことが意図される。特許請求の範囲におけるいずれの参照番号によっても、含まれる特許請求の範囲を限定するものとみなされるべきではない。加えて、「含む／備える（ｉｎｃｌｕｄｅ／ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語は他のユニットまたはステップを除外するものではなく、単数形は複数形を除外しないことは明らかである。装置クレームにおいて述べられた複数のユニットまたは装置は、ソフトウェアまたはハードウェアを介して１つのユニットまたは装置によって実施することでもできる。
【図１】
2021513061.tif 000003
【図２】
2021513061.tif 000004
【図３】
2021513061.tif 000005
【図４】
2021513061.tif 000006
【図５】
2021513061.tif 000007
【図６】
2021513061.tif 000008
【図７】
2021513061.tif 000009
【図８】
2021513061.tif 000010
【図９】
2021513061.tif 000011
【図１０】
2021513061.tif 000012
【図１１】
2021513061.tif 000013
【図１２】
2021513061.tif 000014
【図１３】
2021513061.tif 000015
【図１４】
2021513061.tif 000016
【図１５】
2021513061.tif 000017
【図１６】
2021513061.tif 000018
【図１７】
2021513061.tif 000019
【図１８】
2021513061.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月1日(2020.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2021513061.tif 000021
【国際調査報告】
2021513061.tif 000022
2021513061.tif 000023
2021513061.tif 000024
2021513061.tif 000025
2021513061.tif 000026
2021513061.tif 000027