[發明專利]磁場感測裝置

有效

• 申請號: 201610711916.7
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106597326B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 袁輔德;鄭振宗;賴孟煌
• 申請（專利權）人: 愛盛科技股份有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09;G01R33/02;G01R33/00
• 代理公司: 11205 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 馬雯雯;臧建明

本發明涉及一種磁場感測裝置，包括磁通集中器及多個磁電阻單元。磁通集中器具有頂面、相對于頂面的底面及多個連接頂面與底面的側面，而這些磁電阻單元分別配置于這些側面旁。這些磁電阻單元在三個不同時間電性連接成至少一種惠斯登全橋，以分別量測三個不同方向的磁場分量，并使此至少一種惠斯登全橋輸出分別對應于三個不同方向的磁場分量的三個信號，其具有簡化的結構，且可具有較小的體積。

技術領域

本發明是有關于一種磁場感測裝置。

背景技術

隨著便攜式電子裝置的普及，能夠感應地磁方向的電子羅盤技術便受到重視。當電子羅盤應用于體積小的便攜式電子裝置(如智能手機)時，電子羅盤除了需符合體積小的需求之外，最好還能夠達到三軸的感測，這是因為使用者以手握持手機時，有可能是傾斜地握持，且各種不同的握持角度也都可能產生。此外，電子羅盤也可應用于無人機(drone)(例如遙控飛機、遙控直升機等)上，而此時電子羅盤也最好能夠達到三軸的感測。

一種現有技術是采用復合式感測元件的方法來達到三軸的感測，具體而言，其利用兩個彼此垂直配置的巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)多層膜結構(或穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)多層膜結構)與一個霍爾元件(Hall element)來達到三軸的感測。然而，由于霍爾元件的感測靈敏度不同于巨磁阻多層膜結構(或穿隧磁阻多層膜結構)的感測靈敏度，這會造成其中一軸上的精確度與其他兩軸上的精確度不同。如此一來，當使用者將便攜式電子裝置旋轉至不同的角度時，將導致對同一磁場的感測靈敏度不同，進而造成使用上的困擾。

在現有技術中，為了達到磁場的多軸感測，通常采用了二次以上的制程，也就是采用了兩塊以上的晶圓的制程來制作出多軸向磁場感測模組，如此將使制程復雜化，且難以降低制作成本。此外，如此也使得磁場感測裝置難以進一步縮小。

發明內容

本發明提供一種磁場感測裝置，其具有簡化的結構，且可具有較小的體積。

本發明的一實施例提出一種磁場感測裝置，包括磁通集中器及多個磁電阻單元。磁通集中器具有頂面、相對于頂面的底面及多個連接頂面與底面的側面，而這些磁電阻單元分別配置于這些側面旁。這些磁電阻單元在三個不同時間電性連接成至少一種惠斯登全橋(Wheatstone full bridge)，以分別量測三個不同方向的磁場分量，并使此至少一種惠斯登全橋輸出分別對應于三個不同方向的磁場分量的三個信號。

在本發明的一實施例中，在三個不同時間的任一個時，此至少一種惠斯登全橋所輸出的信號為對應于三個不同方向中的一個方向的磁場分量的差分信號，此時此至少一種惠斯登全橋所產生的對應于三個不同方向中的其余兩個方向的磁場分量的差分信號皆為零。

在本發明的一實施例中，磁場感測裝置還包括切換電路，電性連接這些磁電阻單元，其中此至少一種惠斯登全橋為三種惠斯登全橋，切換電路在三個不同時間分別將這些磁電阻單元電性連接成此三種惠斯登全橋，此三種惠斯登全橋分別量測三個不同方向的磁場分量，并分別輸出對應于三個不同方向的磁場分量的三個信號。

在本發明的一實施例中，磁場感測裝置還包括基板，其中磁通集中器與這些磁電阻單元配置于基板上，且切換電路設于基板中。

在本發明的一實施例中，磁場感測裝置還包括多個磁化方向設定元件，分別配置于這些磁電阻單元旁，以分別設定這些磁電阻單元的磁化方向，其中此至少一種惠斯登全橋為一種惠斯登全橋，這些磁化方向設定元件在三個不同時間分別將這些磁電阻單元的磁化方向設定成三種不同的組合，以使此種惠斯登全橋在三個不同時間分別量測三個不同方向的磁場分量，并分別輸出對應于三個不同方向的磁場分量的三個信號。

在本發明的一實施例中，每一磁電阻單元包括至少一異向性磁電阻。

在本發明的一實施例中，每一磁電阻單元中的異向性磁電阻的延伸方向實質上平行于對應的側面，且實質上平行于頂面與底面。