电流检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过测定由流过导体的电流所产生的磁场来检测出其电流值的电流检测装置。
【背景技术】
[0002]以往，已知的有:使用利用了各向异性磁阻(AMR(Anisotropic MagnetoResistive)效应的 AMR元件或利用了巨磁阻(GMR(Giant Magneto Resistive))效应的GMR元件等磁阻效应元件的电流检测装置(例如，参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I所记载的电流检测装置中，在与GMR元件的测定对象磁场正交的方向产生已知大小的偏置磁场，对与测定对象磁场和偏置磁场的合成磁场相对于测定对象磁场的方向形成的角度的正弦值成比例的电压信号来检测出测定对象磁场的强度。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2013-200303号公报
【发明内容】
[0006]如专利文献I所记载的电流检测装置那样，因偏置磁场存在，能够抑制构成电流检测装置的磁检测元件(GMR元件)的磁滞，能够扩大其线形范围。另一方面，若该偏置磁场变强，则存在越强检测灵敏度越下降的缺点。此外，在由地磁或其他设备产生的磁场等外部磁场作为干扰混入与偏置磁场相同的方向时，其检测灵敏度有可能变化。
[0007]因此，本发明的目的是提供一种即使在偏置磁场方向混入有外部磁场等干扰的情况下，也能够抑制检测灵敏度的变化的电流检测装置。
[0008]为了解决上述课题，本发明提供一种半桥结构的电流检测装置，其由以固定层的磁化方向的朝向彼此成相反方向的方式串联连接的第I和第2磁检测元件构成，该电流检测装置具备:偏置磁场生成单元，其对所述第I和第2磁检测元件施加大小大致相同、沿着与所述磁化方向大致正交的方向、且彼此成相反方向的偏置磁场。
[0009]此外，为了解决上述课题，本发明提供一种全桥结构的电流检测装置，其由第I和第2磁检测元件以及第3和第4磁检测元件构成，所述第I和第2磁检测元件以固定层的磁化方向的朝向彼此成相反方向的方式串联连接，所述第3和第4磁检测元件以固定层的磁化方向的朝向彼此成相反方向的方式串联连接，该电流检测装置具备:偏置磁场生成单元，其对从所述第I至所述第4磁检测元件中选择出的任意2个磁检测元件以及剩余的2个磁检测元件施加大小大致相同、沿着与所述磁化方向大致正交的方向、且彼此成相反方向的偏置磁场。
[0010]根据本发明，即使在偏置磁场方向混入有外部磁场等干扰的情况下，也能够抑制检测灵敏度的变化。
【附图说明】
[0011]图1A是表示本发明的第I实施方式的电流检测装置的概要结构的图。
[0012]图1B是表不图1A的A-A’线截面的图。
[0013]图1C是表示图1A的B-B’线截面的图。
[0014]图2A是表示在本发明的第I实施方式的电流检测装置中使用的磁检测元件的磁检测原理的图。
[0015]图2B是表示与图1A的电流检测装置对应的电路结构的图。
[0016]图3A是表示本发明的第2实施方式的电流检测装置的概要结构的图。
[0017]图3B是表示图3A的C-C’线截面的图。
[0018]图4是分别表示串联连接的半桥结构的电流检测装置的各磁检测元件中的固定层的磁化方向与偏置磁场的关系的组合的图。
[0019]图5是表示本发明的第3实施方式的电流检测装置的概要结构的图。
[0020]图6是分别表示用于实现与全桥结构的电流检测装置相同的作用的各磁检测元件中的固定层的磁化方向与偏置磁场的关系的第I组合群的图。
[0021]图7是分别表示用于实现与全桥结构的电流检测装置相同的作用的各磁检测元件中的固定层的磁化方向与偏置磁场的关系的第2组合群的图。
[0022]符号说明
[0023]Bbl、Bb2、Bb3、Bb4 偏置磁场
[0024]Mpl、Mp2、Mp3、Mp4 磁化方向
[0025]VoutU Vout2输出电压信号
[0026]10U0A电流检测装置
[0027]11、11A、12、12A 磁检测元件
[0028]13偏置线圈
[0029]13AU3B偏置磁铁
[0030]40?43电流检测装置
[0031]401、402、411、412、421、422、431、432 磁检测元件
[0032]50电流检测装置
[0033]51、52、53、54 磁检测元件
[0034]55A.55B 偏置磁铁
[0035]60?63电流检测装置
[0036]601 ?604、611 ?614、621 ?624、631 ?634 磁检测元件
[0037]70?73电流检测装置
[0038]701 ?704、711 ?714、721 ?724、731 ?734 磁检测元件
【具体实施方式】
[0039][第I实施方式]
[0040]以下，参照图1A至图2B说明本发明的第I实施方式。
[0041]图1A是表示本发明的第I实施方式的电流检测装置的概要结构的图。图1B是表不图1A的A-A’线截面的图。图1C是表不图1A的B-B’线截面的图。图2A是表不在本发明的第I实施方式的电流检测装置中使用的磁检测元件的磁检测原理的图。图2B是表示与图1A的电流检测装置对应的电路结构的图。
[0042]电流检测装置10包括由在硅等基板上形成的GMR元件构成的磁检测元件11、12和偏置磁铁13A、13B。如图1A所示，构成电流检测装置10的磁检测元件11、12是以在左右两端部交互地折返多次的方式配置的弯曲形状。
[0043]磁检测元件11、12是由固定了磁化方向Mpl、Mp2的固定层、自由层、分离这些固定层和自由层的非磁性层层叠而构成，所述自由层的磁化方向Θ1、Θ2分别随着向与的上述磁化方向Mpl、Mp2各自大致正交的方向施加的偏置磁场Bbl，Bb2和被测定磁场Bm而变化。被测定磁场Bm是通过被测定电流产生的磁场，磁化方向Θ1、Θ2是以固定层的磁化方向Mp 1、Μρ2为基准的自由层的磁化方向的角度。
[0044]在图1A中，磁检测元件11的固定层的磁化方向Mp I为向上，偏置磁场Bb I为向右。另一方面，磁检测元件12的固定层的磁化方向Μρ2与磁化方向Mpl正相反而向下，偏置磁场Bb2与偏置磁场Bbl正相反而向左。S卩，在磁检测元件11和磁检测元件12中，固定层的磁化方向Mpl、Mp2和偏置磁场Bbl、Bb2的方向各自相反。
[0045]图1B和图1C表示磁检测元件11、12和偏置磁场生成单元即偏置磁铁13A、13B的关系。偏置磁铁13A、13B由在磁检测元件11、12的上方形成的平板状的磁铁构成，并生成图示的偏置磁场Bbl、Bb20如图1A所示，偏置磁铁13A、13B是覆盖整个磁检测元件11、12那样的长方体形状。通过相同形状和材质的部件构成偏置磁铁13A、13B以便向磁检测元件11、12供给相同大小的偏置磁场Bbl、Bb2。
[0046]偏置磁铁13A、13B被磁化其左右两端面部分别成为磁极。在偏置磁铁13A中，左侧端面部为N极，右侧端面部为S极，如图1B所示，沿着从左侧端面部(N极)向右侧端面部(S极)的方向生成偏置磁场Bbl。另一方面，在偏置磁铁13B中，右侧端面部为N极，左侧端面部为S极，沿着从左侧端面部(N极)向右侧端面部(S极)的方向生成偏置磁场Bb2。
[0047]通过磁检测元件11的上侧的偏置磁铁13A，向位于偏置磁铁13A的下方的磁检测元件11施加向右的偏置磁场Bbl。相反，通过磁检测元件12的上侧的偏置磁铁13B，向位于偏置磁铁13B的下方的磁检测元件12施加向左的偏置磁场Bb2。S卩，向磁检测元件11、12施加大小彼此相同且方向彼此相反的偏置磁场Bbl、Bb2。
[0048]在图2A中，作为磁检测元件11、12的磁检测原理分别表示向磁检测元件11、12施加的被测定磁场Bm、固定层的磁化方向Mpl、Mp2、偏置磁场Bbl、Bb2、以及合成磁场B1、B2
的关系。
[0049]在图2A中，被测定磁场Bm的施加方向与固定层的磁化方向Mpl、Mp2大致平行。合成磁场B1、B2是合成偏置磁场Bbl、Bb2和被测定磁场Bm而得的磁场。如图2A所示，用被测定磁场Bm的平方和偏置磁场Bbl、Bb2的平方的合计值的平方根表示合成磁场B1、B2的大小。在合成磁场B1、B2与为固定层的磁化方向Mpl、Mp2所成的各个角度Θ 1、Θ 2小于90度时，与此相伴地，固定层、非磁性层、自由层的层叠方向的电流密度分布变广，电阻值R也变低。相反，在角度Θ 1、Θ 2大于90度时，与此相伴地，固定层、非磁性层、自由层的层叠方向的电流密度分布变窄，电阻值R也变高。
[0050]在图2A中，磁检测元件11处于被测定磁场Bm的施加方向与磁化方向Mpl相同，且角度Θ1小于90度的关系。另一方面，在图2A中，磁检测元件12处于被测定磁场Bm的施加方向与磁化方向Mp2相反，且角度Θ 2大于90度的关系。
[0051]即，自由层的磁化方向随着偏置磁场Bbl、Bb2和被测定磁场Bm的合成磁场B1、B2的方向而旋转，磁检测元件11、12的电阻值根据自由层的磁化方向的旋转量而变化。即，根据该合成磁场B1、B2和被测定磁场Bm所构成的角度Θ 1、Θ 2，决定磁检测元件11、12的电阻R。
[0052]如图2B所示，电流检测装置10的电路结构是以固定层的磁化方向Mpl、Mp2彼此成为相反方向(相差约180度的方向)的方式串联连接了磁检测元件11和具有与其相同的结构的磁检测元件12而得到的半桥结构，并且，偏置磁场Bbl、Bb2也各自成为相反方向(相差约180度的方向)。
[0053]磁检测元件11的固定层的磁化方向Mpl为向上，磁检测元件12的固定层的磁化方向Mp2是与之正相反的向下。此外，向磁检测元件11的自由层施加的偏置磁场Bbl为向右，向磁检测元件12的自由层施加的偏置磁场Bb2是与之正相反的向左。另外，为了方便而表示了磁检测元件11、12的固定层的磁化方向形成为反向的情况，这些箭头的方向与电路结构没有任何关系。
[0054]向电流检