[发明专利]磁场感测装置

说明书

本发明涉及一种磁场感测装置，包括磁通集中器及多个磁电阻单元。磁通集中器具有顶面、相对于顶面的底面及多个连接顶面与底面的侧面，而这些磁电阻单元分别配置于这些侧面旁。这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥，以分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号，其具有简化的结构，且可具有较小的体积。

技术领域

本发明是有关于一种磁场感测装置。

背景技术

随着便携式电子装置的普及，能够感应地磁方向的电子罗盘技术便受到重视。当电子罗盘应用于体积小的便携式电子装置(如智能手机)时，电子罗盘除了需符合体积小的需求之外，最好还能够达到三轴的感测，这是因为使用者以手握持手机时，有可能是倾斜地握持，且各种不同的握持角度也都可能产生。此外，电子罗盘也可应用于无人机(drone)(例如遥控飞机、遥控直升机等)上，而此时电子罗盘也最好能够达到三轴的感测。

一种现有技术是采用复合式感测元件的方法来达到三轴的感测，具体而言，其利用两个彼此垂直配置的巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)多层膜结构(或穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)多层膜结构)与一个霍尔元件(Hall element)来达到三轴的感测。然而，由于霍尔元件的感测灵敏度不同于巨磁阻多层膜结构(或穿隧磁阻多层膜结构)的感测灵敏度，这会造成其中一轴上的精确度与其他两轴上的精确度不同。如此一来，当使用者将便携式电子装置旋转至不同的角度时，将导致对同一磁场的感测灵敏度不同，进而造成使用上的困扰。

在现有技术中，为了达到磁场的多轴感测，通常采用了二次以上的制程，也就是采用了两块以上的晶圆的制程来制作出多轴向磁场感测模组，如此将使制程复杂化，且难以降低制作成本。此外，如此也使得磁场感测装置难以进一步缩小。

发明内容

本发明提供一种磁场感测装置，其具有简化的结构，且可具有较小的体积。

本发明的一实施例提出一种磁场感测装置，包括磁通集中器及多个磁电阻单元。磁通集中器具有顶面、相对于顶面的底面及多个连接顶面与底面的侧面，而这些磁电阻单元分别配置于这些侧面旁。这些磁电阻单元在三个不同时间电性连接成至少一种惠斯登全桥(Wheatstone full bridge)，以分别量测三个不同方向的磁场分量，并使此至少一种惠斯登全桥输出分别对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。

在本发明的一实施例中，在三个不同时间的任一个时，此至少一种惠斯登全桥所输出的信号为对应于三个不同方向中的一个方向的磁场分量的差分信号，此时此至少一种惠斯登全桥所产生的对应于三个不同方向中的其余两个方向的磁场分量的差分信号皆为零。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括切换电路，电性连接这些磁电阻单元，其中此至少一种惠斯登全桥为三种惠斯登全桥，切换电路在三个不同时间分别将这些磁电阻单元电性连接成此三种惠斯登全桥，此三种惠斯登全桥分别量测三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括基板，其中磁通集中器与这些磁电阻单元配置于基板上，且切换电路设于基板中。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括多个磁化方向设定元件，分别配置于这些磁电阻单元旁，以分别设定这些磁电阻单元的磁化方向，其中此至少一种惠斯登全桥为一种惠斯登全桥，这些磁化方向设定元件在三个不同时间分别将这些磁电阻单元的磁化方向设定成三种不同的组合，以使此种惠斯登全桥在三个不同时间分别量测三个不同方向的磁场分量，并分别输出对应于三个不同方向的磁场分量的三个信号。

在本发明的一实施例中，每一磁电阻单元包括至少一异向性磁电阻。

在本发明的一实施例中，每一磁电阻单元中的异向性磁电阻的延伸方向实质上平行于对应的侧面，且实质上平行于顶面与底面。