技术领域
[0001] 本实用新型涉及
磁性传感器领域，特别涉及一种推挽式X轴磁电阻传感器。
背景技术
[0002] 在两轴和三轴磁性罗盘芯片设计过程中，需要同时用到高灵敏度的X轴和Y轴磁敏传感器，对于磁电阻类型的传感单元，一般具有单一的敏感
磁场方向，所形成的磁电阻传感单元电桥结构，要求在X方向磁场作用时，所述电桥随磁场变化产生响应，而当Y方向磁场作用时，所述电桥不产生响应，为了提高磁场灵敏度，通常采用推挽式电桥，其中推臂和腕臂采用分立制造的形式，即将其中的一个相对于另一个相对旋转180度，而后在推臂和腕臂的切片之间采用飞线的形式进行连接。
[0003] 以上提出的Y轴磁电阻传感器主要存在如下问题：推臂和腕臂无法实现集成制造的工艺，采用分立切片飞线连接的工艺，同样增加了工艺的复杂性，影响传感器的测量
精度。
发明内容
[0004] 为了解决以上存在的问题，本实用新型提出了一种推挽式X轴磁电阻传感器，采用错列U形、H形或者U、H混合形软磁通量集中器来实现磁路的改变，实现将X外磁场转变成具有X磁场敏感方向的X方向推臂和-X方向挽臂之间具有相反磁电
阻变化的增强外磁场作用，而当Y方向外磁场作用时，则推臂X磁场分量包含具有相反磁场变化的磁电阻传感单元，最终平均磁场变化为0，而挽臂则包含具有随磁场变化磁电阻变化非常小的特征，从而实现一种等效的挽臂式磁电阻传感单元电桥，实现X磁场
信号的增强输出和对Y磁场的屏蔽作用。
[0005] 本实用新型所提出的一种推挽式X轴磁电阻传感器，其特征在于，包括：衬底、位于衬底之上的错列软磁通量集中器阵列和推挽式磁电阻传感单元电桥；
[0006] 所述错列软磁通量集中器阵列包括至少两个软磁通量集中器，所述每个软磁通量集中器均包含矩形正X向bar1长条、负X向bar2长条以及一个0磁阻桥，所述bar1长条和bar2长条长轴平行于Y轴方向且短轴平行于X轴方向，所述0磁阻桥长轴平行于X轴方向、短轴平行于Y轴方向且长轴两端分别与bar1长条和bar2长条互联，所述软磁通量集中器之间形成错列结构，并在X方向形成错列间隙GapX1和未错列间隙GapX2；
[0007] 所述推挽式磁电阻传感单元电桥至少包括一个推臂和一个挽臂，所述推臂包括至少一个推磁电阻传感单元串，所述挽臂包括至少一个挽磁电阻传感单元串，所述推、挽磁电阻传感单元串均分别包括多个互联磁电阻传感单元，所述推磁电阻传感单元串位于所述错列间隙GapX1处，所述挽磁电阻传感单元串位于所述未错列间隙GapX2处，且所述磁电阻传感单元的磁场敏感方向为X方向。
[0008] 所述推挽式X轴磁电阻传感器还包括校准线圈和/或重置线圈；所述校准线圈包括平行于所述推、挽磁电阻传感单元串的推校
准直导线和挽校准直导线，当校准
电流通过所述校准线圈时，分别在所述推磁电阻传感单元串处和所述挽磁电阻传感单元串处产生沿X和-X方向的幅度相同的校准磁场分量；
[0009] 所述重置线圈包括垂直于所述磁电阻传感单元串的重置直导线，当重置线圈通重置电流时，在所有磁电阻传感单元处沿Y方向产生幅度相同的重置磁场分量。
[0010] 所述软磁通量集中器为U形或H形，所述U形软磁通量集中器的所述bar1长条和bar2长条的正Y端对齐或者负Y端对齐，并连接到所述0磁阻桥上，所述bar1长条和bar2长条之间形成U间隙，所述H形软磁通量集中器的所述0磁阻桥连接所述bar1长条和所述bar2长条中点，所述bar1长条和bar2长条之间形成H间隙，所述H间隙根据Y轴方向分为正H间隙和负H间隙。
[0011] 所述错列软磁通量集中器阵列由所述U形软磁通量集中器或者所述H形软磁通量集中器或者所述U形软磁通量集中器与H形软磁通量集中器组成，且沿X方向形成1个错列间隙列，任一个所述软磁通量集中器，至少存在一个其他所述软磁通量集中器与之形成错列结构，且正X向长条bar1和负X向长条bar2的长轴在Y方向跨越所有所述错列间隙。
[0012] 所述错列软磁通量集中器阵列由所述U和H形软磁通量集中器、或者仅由所述H软磁通量集中器组成，且形成M行N列所述错列间隙阵列，其中，Y方向，第1列和第N列所述错列间隙为所述H、U形软磁通量集中器之间的所述错列间隙或所述H软磁通量集中器之间的所述错列结构，当N为大于等于3的整数时，中间第2列到第N-1列所述错列间隙均对应所述H软磁通量集中器之间的所述错列结构；
[0013] X方向，每列均包括M个所述错列间隙，其中，最上端的所有所述软磁通量集中器正X向长条bar1和最下端的所有所述软磁通量集中器负X向长条bar2分别合并成一个D1和D2端长条，所述D1和D2端长条长轴在Y方向跨越所有所述错列间隙；M、N为大于等于2的整数。
[0014] 所述错列间隙列中所述软磁通量集中器总数量K为奇数时，所述错列间隙和未错列间隙的数字标号所构成的奇间隙集A为：
[0015] A=[-(n1+0.5),-n1,…,-1.5,-1,0,1,1.5,…,n1,n1+0.5]；
[0016] 奇错列间隙集：A1=[-n1,…,-1,1,…,n1]；
[0017] 奇未错列间隙集：
[0018] A2=[-(n1+0.5),…,-1.5,1.5,…,n1+0.5]；
[0019] 所述软磁通量集中器数量K为偶数时，偶间隙集B为：
[0020] B=[-（n2+0.5）,-n2,…,-1,-0.5,0,0.5,1,…,n2,(n2+0.5)]；(n2为大于等于0的整数)
[0021] 偶错列间隙集: B1=[-n2,…,-1,1,…,n2]；
[0022] 偶未错列间隙集: B2=[-n2-0.5,…,-0.5,0.5,n2+0.5]；
[0023] 其中0对应中间间隙标号，正整数和正分数分别对应所述正X向错列间隙和未错列间隙标号，负整数和负分数分别对应所述负X向错列间隙和未错列间隙标号；
[0024] 当K为奇数时，奇推臂集：
[0025] A11=[1,2,3,…,n1]和A12=[-1,-2,-3,…,-n1]
[0026] 其中所述错列间隙处的所述磁电阻传感单元串构成所述推臂集；
[0027] 奇挽臂集：
[0028] A21=[1.5,2.5,3.5,…,n1+0.5]和A22=[-1.5,-2.5,-3.5,…,-(n1+0.5)]；
[0029] 其中所述未错列间隙处的所述磁电阻传感单元串构成所述挽臂集；
[0030] 当K为偶数时，偶推臂集：
[0031] B11=[1,2,3,…,n2]和B12=[-1,-2,-3,…,-n2]；
[0032] 其中所述错列间隙处的所述磁电阻传感单元串构成所述推臂集；
[0033] 而偶挽臂集：
[0034] B21=[0.5，1.5，2.5，…,(n2+0.5)]和B22=[-0.5，-1.5，-2.5，…,-(n2+0.5)]；
[0035] 其中所述未错列间隙处的所述磁电阻传感单元串构成所述挽臂集；
[0036] 所述n1=(K-1)/2，所述n2=(K-2)/2。
[0037] 所述任一第J个错列间隙列中，所述奇或者偶推臂集A11(J)或B11(J)中任意选择nJ个元素: n1≥J≥1或n2≥J≥1，nJ≥1；
[0038] a1J,a2J,a3J,…,anJ,其中相邻两个元素的差值大于2，则存在:
[0039] a11J=a1J±1,a21J=a2J±1,a31J=a3J±1,…,an1J=anJ±1
[0040] 构成Push(J)集:
[0041] Push(J)=[a1J,a11J,a2J,a21J,a3J,a31J,…,anJ,an1J]
[0042] 和[-a1J,-a11J,-a2J,-a22J,-a3J,-a31J,…,-anJ,-an1J],
[0043] 且存在a10J=a1J±0.5,a110J=a11J±0.5,a20J=a2J±0.5,a210J=a21J±0.5,a30J=a3J±0.5,a310J= a31J±0.5，…,an0J= anJ±0.5, an10J= an1J±0.5
[0044] 构成Pull(J)集:
[0045] Pull(J)=[a10J,a110J,a20J,a210J,a30J,a310J,…,an0J,an10J]
[0046] 和[-a10J,-a110J,-a20J,-a210J,-a30J,-a310J,…,-an0J,-an10J]，
[0047] 所述Pull(J)集中的所述推磁电阻传感单元串构成所述第J个所述错列间隙列的所述推磁电阻传感单元串，所述Pull(J)集中的所述挽磁电阻传感单元串构成所述第J个所述错列间隙列的所述挽磁电阻传感单元串。
[0048] 所述错列软磁通量集中器阵列由M个所述错列间隙列组成时，对于第J个错列间隙列，存在一个所述Pull(J)和Push(J),构成Pull集：
[0049] Pull={Pull（1），Pull(2),Pull(3),…,Pull(M)}，以及Push集:
[0050] Push={Push(1),Push(2),Push(3),…,Push(M)}，
[0051] 则推挽式X轴磁电阻传感器的所述推臂为所述各J列所对应Push(J)集所对应所述推磁电阻传感单元串之间的
串联连接，所述挽臂为所述各J列所对应Pull(J)集所对应的所述挽磁电阻传感单元串之间的串联连接。
[0052] 当两个电阻相同的磁电阻传感单元串同时位于一个由两个H形软磁通量集中器所构成的第一类未错列间隙处时，所述磁电阻传感单元串合并成一个磁电阻传感单元串，其电阻两倍于所述位于所述两个磁电阻传感单元串中的任一个。
[0053] 所述推挽式桥式传感器可以连接成半桥、全桥或者准桥结构。
[0054] 所述磁电阻传感单元为GMR自旋
阀或者TMR传感单元，所述钉扎层方向平行于X轴方向，所述自由层方向为平行于Y轴方向。
[0055] 有外加磁场时，所述磁电阻传感单元通过永磁偏置、双交换作用、形状
各向异性或者他们的任意结合来使磁性自由层磁化方向来与磁性钉扎层磁化方向垂直。
[0056] 所述推臂和所述挽臂上的磁电阻传感单元的数量相同。
[0057] 所述校准线圈包括推校准直导线和挽校准直导线，所述推校准直导线和所述推磁电阻传感单元串之间的
位置关系与所述挽校准直导线与所述挽磁电阻传感单元串之间的位置关系相同，所述位置关系为所述直导线位于对应磁电阻传感单元串正上方或正下方，且所述推校准直导线和所述挽校准直导线之间串联连接，并具有相反的电流方向。
[0058] 所述重置线圈为平面线圈，其包含的重置直导线垂直于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串，且位于每个磁电阻传感单元串的正上方或者正下方，且电流方向一致。
[0059] 所述校准线圈包含一个正的端口和一个负的端口，两端通过电流时，其所产生的校准磁场幅度范围在所述磁电阻传感单元的线性工作区域内。
[0060] 所述校准电流可以设定为一个电流值，或者为多个电流值。
[0061] 所述重置线圈包含两个端口，当两端口通过电流时，其所产生的重置磁场大小为高于所述磁电阻传感单元的饱和磁场值。
[0062] 所述重置电流可以为脉冲电流，直流电流。
[0063] 所述重置线圈和校准线圈为高导电率材料，包括Cu，Au或Ag。
[0064] 所述软磁通量集中器为包含Fe，Ni或Co等元素中的一种或多种的
合金软磁材料。
[0065] 所述衬底材料为玻璃或
硅片，且所述衬底上含有ASIC或所述衬底与另外的ASIC芯片相连接。
[0066] 所述重置线圈和/或校准线圈位于所述衬底之上且磁电阻传感单元之下，或者磁电阻传感单元和软磁通量引导器之间或者软磁通量引导器之上。
[0067] 所述重置线圈和/或校准线圈和所述错列排列的U或和H软磁通量引导器、推挽式磁电阻传感单元电桥之间采用绝缘材料隔离，所述绝缘材料为SiO2，Al2O3，Si3N4,聚酰亚胺或
光刻胶。
附图说明
[0068] 图1为U形软磁通量集中器结构图；
[0069] 图2为H形软磁通量集中器结构图；
[0070] 图3为软磁通量集中器错列间隙图；
[0071] 图4为软磁通量集中器未错列间隙图：a)第一类未错列间隙；b）第二类未错列间隙；
[0072] 图5为错列软磁通量集中器阵列的单个间隙列及其标号图：a)软磁通量集中器K为奇数，b）软磁通量集中器K为偶数；
[0073] 图6为错列U形软磁通量集中器阵列结构图；
[0074] 图7为X外磁场中错列U形软磁通量集中器阵列结构
磁力线分布图；
[0075] 图8 为X外磁场中L间隙列处Hx磁场分量分布图；
[0076] 图9为 Y外磁场中错列U形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图；
[0077] 图10为Y外磁场中L间隙列处Hx磁场分量分布图；
[0078] 图11为错列U形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图一；
[0079] 图12为错列U形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图二；
[0080] 图13为错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构图；
[0081] 图14 为X外磁场中错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图；
[0082] 图15为X外磁场中间隙列处Hx磁场分量分布图；
[0083] 图16为Y外磁场中错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图；
[0084] 图17为Y外磁场中间隙列处Hx磁场分量分布图；
[0085] 图18为错列U、H混形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图；
[0086] 图19为错列U形软磁通量集中器阵列全桥推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0087] 图20为错列U、H混合形软磁通量集中器阵列全桥推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0088] 图21为包含校准线圈的错列U形推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0089] 图22为包含重置线圈的错列U形推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0090] 图23为包含校准线圈的错列U、H混合形推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0091] 图24为包含重置线圈的错列U、H混合形推挽式X轴磁电阻传感器结构图；
[0092] 图25为错列间隙列截面上的校准线圈所产生的磁力线分布图；
[0093] 图26为错列间隙列截面上的磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图；
[0094] 图27为垂直于磁电阻传感单元串的截面上重置线圈所产生的磁力线分布图；
[0095] 图28为垂直于磁电阻传感单元串的截面上磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图；
[0096] 图29为推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图；
[0097] 图30为包含校准线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图；
[0098] 图31为包含重置线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图；
[0099] 图32为包含校准线圈和重置线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图。
具体实施方式
[0100] 下面将参考附图并结合
实施例，来详细说明本实用新型。
[0101] 实施例一
[0102] 图1和图2分别为两种典型的软磁通量集中器结构图，其中，图1为U形软磁通量集中器，图2为H形软磁通量集中器，所述软磁通量集中器都包括bar1和bar2两个矩形长条，以及0磁阻桥，其中bar1长条位于正X向，bar2长条位于负X向，两者长轴为Y方向，短轴为X方向，0磁阻桥也为矩形，其长轴沿X方向，短轴沿Y方向，0磁阻桥长轴两端连接bar1和bar2长条。对于图1所示U形软磁通量集中器，bar1长条和bar2长条的正Y端对齐和/或负Y端对齐，bar1长条和bar2长条的正Y端或负Y端与0磁阻桥进行连接，且bar1长条和bar2长条之间形成Ug间隙，对于图2所述H形软磁通量集中器，bar1长条和bar2长条的中点通过0磁阻桥连接，bar1长条和bar2长条之间形成负Y向间隙Hg1和正Y向间隙Hg2。
[0103] 图3为两个软磁通量集中器之间形成错列结构以及对应的错列间隙示意图，图3为F(1)软磁通量集中器和F(2)软磁通量集中器形成的错列结构，其中F(1)软磁通量集中器的其中一个长条bar2进入F(2)软磁通量集中器的间隙Hg1，F(2)软磁通量集中器的其中一个长条bar1进入F(1)软磁通量集中器的间隙Ug、Hg1或者Hg2，则称F(1)和F(2)形成错列结构，bar1和bar2之间沿X方向形成错列间隙Gx，沿Y方向形成正Y向间隙Gy1和负Y向间隙Gy2，为了说明方便，本图只给出了U和H形软磁通量集中器的情况，实际上还可以包括两个U形软磁通量集中器、或者两个H形软磁通量集中器的情况。
[0104] 图4为软磁通量集中器之间形成未错列间隙示意图，所述未错列间隙有两种形式，即第一类未错列间隙和第二类未错列间隙，其中，图4(a)中F(7)软磁通量集中器的bar2长条和F(9)软磁通量集中器的bar1长条同时进入F(8)的Ug、Hg1或者Hg2间隙，且F(7)软磁通量集中器和F(9)软磁通量集中器分别和F(8)软磁通量集中器分别形成错列结构，而F(9)软磁通量集中器的bar1和F(7)软磁通量集中器的bar2之间沿X方向形成第一类未错列间隙Gnx。
[0105] 图4(b)为第二类未错列间隙，进入F(16)软磁通量集中器间隙Ug、Hg1或者Hg2的只有一个与之形成错列结构的F(17)软磁通量集中器的bar1长条，则此时F(16)软磁通量集中器的bar1长条和F(17)软磁通量集中器的bar1长条之间形成第二类未错列间隙Gn1x，两个bar2长条之间也沿X方向形成第二类未错列间隙Gn1x。
[0106] 实施例二
[0107] 对于由U形软磁通量集中器、H形软磁通量集中器以及U、H形混合软磁通量集中器三种错列软磁通量集中器阵列所对应的推挽式X轴磁电阻传感器，磁电阻传感单元串分别位于错列间隙和未错列间隙处，依靠磁电阻传感单元串之间的互联来构成推挽式X轴磁电阻传感器，而推挽式X轴磁电阻传感器最重要的特征在于对于X外磁场具有增强测量作用，而对于Y外磁场则具有抵消作用，为了方便确定错列软磁通量集中器阵列中多个磁电阻传感单元串的属性，即到底属于推臂还是挽臂，以及相互之间的连接关系，有必要对所有的错列间隙和未错列间隙进行标号。
[0108] 沿X方向，由于错列间隙和未错列间隙交替排列，如图5(a)所示，当软磁通量集中器数量K为奇数时，此时，定义所述错列间隙和未错列间隙的数字标号所构成的奇间隙集为：
[0109] A=[-(n1+0.5),-n1,…,-1.5,-1,0,1,1.5,…,n1,n1+0.5]；
[0110] 定义奇错列间隙：A1=[-n1,…,-1,1,…,n1]；n1=(K-1)/2
[0111] 定义奇未错列间隙：
[0112] A2=[-(n1+0.5),…,-1.5,1.5,…,n1+0.5]；
[0113] 当间隙列中软磁通量集中器数量K为偶数时，如图5(b)所示，此时，定义偶间隙集为：B=[-n2-0.5,-n2,…,-1,-0.5,0,0.5,1,…,n2,n2+0.5]；
[0114] 定义偶错列间隙: B1=[-n2,…,-1,1,…,n2]；n2=(K-2)/2
[0115] 定义偶未错列间隙: B2=[-n2-0.5,…,-0.5,0.5,n2+0.5]；
[0116] 其中0对应中间间隙标号，正整数和正分数分别对应所述正X向错列间隙和未错列间隙标号，负整数和负分数分别对应所述负X向错列间隙和未错列间隙标号；
[0117] 图6为软磁通量集中器K=6的错列U形软磁通量集中器阵列1，包括1（1），1（2），…，1（N）个（N为大于等于3的整数）U形软磁通量集中器，其中，第1(m)个（m为大于1小于等于N的整数）U形软磁通量集中器和第1（m-1）个U形软磁通量集中器之间形成错列结构，且错列间隙均为Gx，正Y向和负Y向间隙同为Gy,且第一类未错列间隙均为Gnx，第二类未错列间隙为Gnx1，N可以为奇数，也可以为偶数，在本例中N=6，位于中间的即第2到第N-1的U形软磁通量集中器具有相同的尺度，其bar1和bar2长条Y向长轴为Ly1,短轴为Lx1，零磁电阻桥Y向尺度为Lym1，X向尺度为Lxm1，而第1和第N的U形软磁通量集中器的未错列长条即第1个U形软磁通量集中器的bar1和第N个U形软磁通量集中器的bar2长条Y向尺寸为Ly2=Ly1+Gy,其X向尺寸为Lx2，Lx2大于Lx1尺寸。
[0118] 图7为错列U形软磁通量集中器阵列1在x方向外磁场作用下的磁力线分布图，可以看出，在错列间隙和未错列间隙中间，具有X向磁场分布特征，其中图6所示的L直线上的X向磁场分量分布如图8所示，所有间隙处的磁场相对于G0对称，其中负X方向相邻间隙即G-0.5/G-1,G-1.5/G-2具有反向磁场，且幅度接近，同样按照对称性，G0.5/G1，G1.5/G2也具有反向磁场，幅度接近。
[0119] 图9为错列U形软磁通量集中器阵列1在y方向外磁场作用下的磁力线分布图，可以看出，在错列间隙和未错列间隙中间，同样具有X向磁场分布特征，其中图6所示L直线上的X向磁场分布如图10所示，同样，所有间隙处的磁场相对于G0对称，其中标号为分数的间隙处，第一类未错列间隙处磁场均接近于0，或第二类未错列间隙处G-2.5和G2.5磁场在X外磁场和Y外磁场处幅度变化较小，错列间隙G-1，G-2具有相反的磁场方向，幅值接近，由于对称性，G1，G2也具有相反的磁场方向，且幅值接近。
[0120] 以上为X方向间隙列中错列间隙和未错列间隙的Hx磁场分布特征，对于推挽式X轴磁电阻传感器，其特征在于，在X外磁场时，推挽式磁电阻传感器的磁电阻传感单元串的连接能够产生增强的输出，当Y外磁场时，推挽式磁电阻传感器的磁电阻传感单元串的连接能够产生抵消作用。
[0121] 在放置磁电阻传感单元串时，错列间隙处放置推磁电阻传感单元串，未错列间隙放置挽磁电阻传感单元串，同时，对于全桥结构，由于存在两个推臂和两个挽臂，相应的要求推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串在分布上具有对称的特征，如图8中，相邻两个错列间隙具有反向特征，因此，如果分别作为推臂和挽臂，从而产生减法，将大大提高其信号输出幅度，而在图10中，相邻两个错列间隙具有反向的特征，因此，如果两者放在同一个推臂或挽臂中并进行串联连接，将产生抵消作用，同时考虑到全桥结构的两个推臂和两个挽臂，以及相对于G0的对称的错列间隙和未错列间隙Hx磁场分布，因此，可以采用以下方式进行确定推臂和挽臂的磁电阻传感单元及其连接方式：
[0122] 当K为奇数时，定义奇推臂集A11、A12如下：
[0123] A11=[1,2,3,…,n1)]、A12=[-1,-2,-3,…,-n1)]
[0124] 其中所述奇推臂集A11、A12对应所述推磁电阻传感单元串；
[0125] 而奇挽臂集A21、A22如下：
[0126] A21=[1.5,2.5,3.5,…,n1+0.5]、A22=[-1.5,-2.5,-3.5,…,-(n1+0.5)]；
[0127] 其中所述奇挽臂集A21、A22对应所述挽磁电阻传感单元串；
[0128] 当K为偶数时，定义偶推臂集B11、B12如下：
[0129] B11=[1,2,3,…,n2]、B12=[-1,-2,-3,…,-n2]；
[0130] 其中所述偶推臂集B11、B12对应所述推磁电阻传感单元串；
[0131] 而偶挽臂集B21、B22如下；
[0132] B21=[0.5，1.5，2.5，…,n2+0.5]、B22=[-0.5，-1.5，-2.5，…,-(n2+0.5)][0133] 其中所述偶挽臂集B21、B22对应所述挽磁电阻传感单元串；
[0134] 对于实际推臂和挽臂的磁电阻传感单元串的连接，可以采用如下方式进行，[0135] 假设X方向存在多个间隙列，对于第J个间隙列，其所述推臂集合为A11(J)、11(J),从中任意选择nJ（nJ为大于等于1的整数）个元素a1J,a2J,a3J,…,anJ,其中相邻两个元素的差值大于2，则存在a11J=a1J±1,a21J=a2J±1,a31J=a3J±1,…,an1J=anJ±1，从而形成所述Push(J)集[a1J,a11J,a2J,a21J,a3J,a31J,…,anJ,an1J]、[-a1J,-a11J,-a2J,-a22J,-a3J,-a31J,…,-anJ,-an1J],且 存 在a10J=a1J±0.5,a110J=a11J±0.5,a20J=a2J±0.5,a210J=a21J±0.5,a30J=a3J±0.5,a310J= a31J±0.5， …,an0J= anJ±0.5, an10J= an1J±0.5构 成 所 述Pull(J) 集[a10J,a110J,a20J,a210J,a30J,a310J,…,an0J,an10J]、[-a10J,-a110J,-a20J,-a210J,-a30J,-a310J,…,-an0J,-an10J]，对于仅有单个间隙列的所述错列U形软磁通量集中器阵列类型的推挽式X轴磁电阻传感器，其推臂即为所述Pull(J)集合所对应的所述推磁电阻传感单元串之间的串联连接，其所述挽臂为所述Pull(J)集合中所对应的所述挽磁电阻传感单元串之间的串联连接。
[0136] 因此，对于图6所示的错列U形软磁通量集中器阵列，其中K=6为偶数，则：
[0137] 偶间隙集为[G-2.5，-G2,-G1.5,-G1,-G0.5,G0,G0.5,G1,G1.5,G2,G2.5]；
[0138] 偶错列间隙为[-G2,-G1,G1,G2]；
[0139] 偶未错列间隙为[G-2.5,-G1.5,-G0.5,G0.5,G1.5,G2.5]；
[0140] 偶推臂集为[G1,G2]和[-G2,-G1]；
[0141] 偶挽臂集为[G0.5,G1.5,G2.5]和[G-2.5,-G1.5,-G0.5]；
[0142] 则推挽式X轴磁电阻传感器的推臂Push和挽臂Pull及其全桥连接如图11和图12所示，图11中，推臂Push分别为推臂集中的元素G1、G2之间、以及元素G-1、G-2之间的串联连接，挽臂Pull分别为挽臂集中的单元G0.5、G1.5之间，以及G-0.5、G-1.5之间的串联连接；图12中推臂Push保持不变，挽臂Pull分别为挽臂集中的元素G1.5、G2.5之间，以及G-1.5、G-2.5之间的串联连接。
[0143] 以上为全桥的连接方式，实际上还可以形成半桥、或者准桥的结构。
[0144] 实施例三
[0145] 对于由H形软磁通量集中器或者由U和H形软磁通量集中器组成的多间隙列软磁通量集中器错列阵列时，假设沿X方向，共有M间隙列，则对于第J列，存在一个所述奇或偶推臂集合A11(J)或者B11（J），（J为从1到M的整数），则M列中每列选择的元素个数集合为[J1,J2,J3,…,JM]（J1，J2，…, JM均为大于等于1的整数），同样对应存在一个Pull列集合{Pull（1），Pull(2),Pull(3),…,Pull(M)}，以及一个Push列集合{Push(1),Push(2),Push(3),…,Push(M)}，则最终的推挽式X轴磁电阻传感器的所述推臂Push为所述各J列所对应的Push(J)集合所对应的所述推磁电阻传感单元串之间的串联连接，所述挽臂Pull为各J列所对应的Pull(J)集合元素所对应的所述挽磁电阻传感单元串之间的串联连接。
[0146] 图13为本实用新型所提出的第二种类型的推挽式X轴磁电阻传感器结构，即错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2，沿X方向上，包括最左边的U形软磁通量集中器列、最右边的U形软磁通量集中器列以及中间的三列H形软磁通量集中器。最左边的U形软磁通量集中器列由2（1），2（2），…,2（N）共N个U形软磁通量集中器组成，最右边的U形软磁通量集中器列由5（1），5（2），…，5（N）共N个U形软磁通量集中器组成，中间的三列H形软磁通量集中器的第一列为N+1个H形软磁通量集中器组成,第二列为N个H形软磁通量集中器组成，第三列为N+1个H形软磁通量集中器组成。每列中，相邻两个U形软磁通量集中器如2（1）和2（2）和同一个H形软磁通量集中器如4（1）形成错列结构，沿Y方向上，最左边的U形软磁通量集中器阵列中，对于任何一个U形软磁通量集中器如2（1），都与相邻两个H形软磁通量集中器如3（1）和4（1）形成错列结构，之后该两个H形软磁通量集中器3（1）和4（1）分别和一个共同相邻的H形软磁通量集中器3（2）形成错列结构，且H形软磁通量集中器3（2）分别和相邻的两个H形软磁通量集中器3（3）和4（2）形成错列结构，交替出现两个H形软磁通量集中器和同一个H形软磁通量集中器在同一个间隙Hg1或者Hg2形成错列结构的情况，最后，在左右端，两个H形软磁通量集中器3（1）、4（1）和一个U形软磁通量集中器2（1），或者3（3）、4（2）分别和5（1）形成错列结构，即对于Y方向，中间部分为多个包含两个H形软磁通量集中器和一个H形软磁通量集中器形成错列结构连接，两端则对应U形软磁通量集中器，此外，位于X方向最上端的所有H形软磁通量集中器，如3（1）和3（3）的U1长条合并成一个端长条U11，同样，位于X方向最下端的所有H形软磁通量集中器的U2长条合并成另一个端长条U22，两个端长条在Y方向跨越所有Y方向的H或者U形软磁通量集中器。
[0147] 错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2形成阵列式M*N的间隙阵列，如图13所示，共有L1，L2，L3和L4个间隙列，其中每列包括错列间隙和未错列间隙的交错排列，且各列具有相同的错列间隙和未错列间隙排列次序。
[0148] 同样对于每一列所有的间隙，定义中间间隙为G0，以此为原点，正X方向间隙依次为G1，G1.5，G2，G2.5，G3，G3.5，G4，G4.5，G5，G5.5，G6，G6.5，G7，负X方向依次为G-1，G-1.5，G-2，G-2.5，G-3，G-3.5，G-4，G-4.5，G-5，G-5.5，G-6，G-6.5，G-7。
[0149] 图14为在X方向外磁场作用下，错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2的磁力线分布特征，可以看出，在错列间隙和未错列间隙处，磁场分量具有X分布特征，其在L1间隙列上的Hx磁场分量分布如图15所示，可以看出，所有间隙的Hx磁场相对于中间间隙G0对称，且相邻两个间隙具有相反的磁场方向，幅度值也接近。
[0150] 图16为在Y方向外磁场作用下，错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2的磁力线分布特征，可以看出，在所有错列间隙，磁场分量具有X分布特征，而在未错列间隙处，磁力线分布较少，表面磁场强度较之错列间隙处幅值较小,其在L1间隙列上的Hx磁场分布特征如图17所示，可以看出，其间隙磁场分量Hx相对于G0具有反对称的分布特征，其在错列间隙处Hx磁场分量具有大的幅值，而在第一类未错列间隙处具有接近于0的幅值，在第二类未错列间隙处具有一定的幅值，大远小于错列间隙处的幅值。
[0151] 所有间隙集为[G-6.5,G-6,…,G-1.5,G-1,G0,G1,G1.5,…,G6,G6.5]；
[0152] 错列间隙集为[G-6,G-5,G-4,G-3,G-2,G-1,G1,G2,G3,G4,G5,G6]；
[0153] 未错列间隙集为:
[0154] [G-6.5,G-5.5,G-4.5,G-3.5,G-2.5,G-1.5,G1.5,G2.5,G3.5,G4.5,G5.5,G6.5]；
[0155] 推臂集为[G1,G2,G3,G4,G5,G6]或[G-1,G-2,G-3,G-4,G-5,G-6]；
[0156] 挽臂集为:
[0157] [G6.5,G5.5,G4.5,G3.5,G2.5,G1.5] 或 [G-6.5,G-5.5,G-4.5,G-3.5,G-2.5,G-1.5]；
[0158] 其在构成推挽式X轴磁电阻传感器器的全桥结构时，其连接结构图如图18所示，其中推臂Push分别为推臂集合单元G1,G2,G3,G4,G5,G6的串联连接
和G-1,G-2,G-3,G-4,G-5,G-6的串联连接，挽臂Pull分别为挽臂集合单元G1.5，
G2.5,G3.5,G4.5,G5.5,G6.5的串联连接，以及G-1.5,G-2.5,G-3.5,G-4.5,G-5.5,G-6.5的串联连接。
[0159] 本实用新型所提出的第三种类型的推挽式X轴磁电阻传感器结构，即错列H形软磁通量集中器阵列，即为在第二种类型的推挽式X轴磁电阻传感器结构的
基础上，其中的最左边和最右边的U形软磁通量集中器采用H软磁通量集中器来代替。
[0160] 实施例四
[0161] 图19为本实用新型所提出的基于第一种磁路结构，即错列U形软磁通量集中器阵列1所构成的推挽式X轴磁电阻传感器结构图，包括衬底6，以及位于衬底之上的错列U形软磁通量集中器阵列1，以及位于错列间隙中的推磁电阻传感单元串7，以及位于未错列间隙中的挽磁电阻传感单元串8，所述磁电阻传感单元串包括多个互联的磁电阻传感单元，所述磁电阻传感单元串具有X方向磁场敏感方向，其中9为磁电阻传感单元串之间的连接导线，10为Vcc
电极，11为GND电极，12为V+输出电极，13为V-输出电极，所述连接为推挽式全桥连接，所述推臂和挽臂具有相同的磁电阻传感单元电阻。
[0162] 图20为本实用新型所提出的基于第二种磁路结构，即错列U形、H形混合软磁通量集中器阵列2所构成的推挽式X轴磁电阻传感器结构图，包括衬底6，以及位于衬底之上的错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2，以及位于错列间隙中的推磁电阻传感单元串81，以及为错列间隙中的挽磁电阻传感单元串72和71，72为位于两个H软磁通量集中器所构成的未错列间隙处，其为两个71磁电阻传感单元串的串联连接而成一个单个的磁电阻传感单元串，具有两倍于71磁电阻传感单元串的电阻，在本例中，各间隙列中，沿Y方向的同一行磁电阻传感单元串串联连接成一个串，而后在电连接成推挽式全桥结构，其中91为磁电阻串之间连接的导线，101为Vcc电极，102为GND电极，103为V+
输出信号电极，104为V-输出
信号电极。
[0163] 实施例五
[0164] 图21为基于错列U形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的校准线圈40的结构图，所述校准线圈40包括推校准直导线42和挽校准直导线41，所述推校准直导线42和挽校准直导线41分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串的正上方或者正下方，且推校准直导线42和挽校准直导线41串联连接，并具有相反的电流方向，且推校准直导线42的宽度要小于挽校准直导线41的宽度，这是由于错列间隙宽度要小于未错列间隙宽度，错列间隙处的软磁通量集中器对磁场的增强作用要大于未错列间隙处，因此采用减小推直导线宽度的方法来增强未错列间隙处的磁场，从而使得推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串处的校准磁场大小相同，方向相反。
[0165] 图22为基于错列U形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的重置直导线400的结构图，所述重置直导线400包括重置直导线411，所述重置直导线411垂直于磁电阻传感单元串，且位于磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元的正上方或者正下方，所有重置直导线均串联连接，且具有相同的重置电流方向，411直导线连接相邻两个重置直导线，且位于相邻两个磁电阻传感单元的间隙处。
[0166] 实施例六
[0167] 图23为基于错列U、H形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的校准线圈50的结构图，其包括推校准直导线52和挽校准直导线51，分别位于同一行的所有推磁电阻传感单元串和同一行的所有挽磁电阻传感单元串的正上方或者正下方，所述推校准直导线52和挽校准直导线51串联连接，且具有相反的电流方向，所述推校准直导线52的宽度要大于挽校准直导线的宽度，以补充由于错列间隙宽度小于未错列间隙宽度所导致的来自于软磁通量集中器的磁场增强作用的差别，所述推校准直导线52和所述挽校准直导线51分别在所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串处产生大小相同，方向相反的校准磁场。
[0168] 图24为基于错列U、H形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的重置线圈的612的结构图，包括位于垂直于磁电阻传感单元串的重置直导线611，重置直导线611位于磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元的正上方或者正下方，且所有重置直导线串联连接，且具有相同的电流方向，相互之间通过611直导线连接，611直导线为通过磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元间隙或者边缘外侧。
[0169] 实施例七
[0170] 图25为错列U形软磁通量集中器阵列，以及错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的单个间隙列上的推校准直导线和挽校准直导线所产生的磁力线分布，可以看出，由于推校准直导线和挽校准直导线具有相反的电流方向，因此，磁力线形成以推校准直导线和挽校准直导线为中心的磁力线圆环。
[0171] 图26为各个磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图，可以看出，推磁电阻传感单元串所在的错列间隙G1，G2，G3，G-3，G-2，G-1具有反向于挽磁电阻传感单元串所在的未错列间隙G-2.5，G-1.5，G1.5，G2.5的Hx方向磁场，且两者幅度接近，符合推挽式X轴磁电阻传感器的校准磁场的要求。
[0172] 图27为错列U形软磁通量集中器阵列，以及错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的单个磁电阻传感单元串上的重置线圈所包含的重置直导线以及相邻两重置直导线的连接直线所产生的磁力线分布，可以看出，由于重置直导线和连接直导线具有相反的电流方向，因此，每个直导线对应为磁力线圆环中心，[0173] 图28磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图，可以看出，在磁电阻传感单元串处，Hx磁场具有周期性分布的特征，因此，当磁电阻传感单元位于重置直导线的正上方或者正下方时，其具有最大的磁场，此时连接导线位于相邻两个磁电阻传感单元的间隙处。
[0174] 实施例八
[0175] 图29为错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的横截面结构图，其中6为衬底，101为位于未错列间隙处的挽磁电阻传感单元串，103和104为两个未错列长条，两者之间构成未错列间隙，102为位于错列间隙处的推磁电阻传感单元串，104和105为两个错列长条，两者之间构成错列间隙，106、107和108分别为绝缘层用于各导电层之间的电绝缘和结构
支撑，109为电极。
[0176] 图30为包含校准线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的横截面图，其中校准线圈中的推校准直导线111和挽校准直导线110分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串上方，实际上还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间，或者位于衬底和磁电阻传感单元之间。
[0177] 图31为包含重置线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的截面图，其中校准直导线114垂直于磁电阻传感单元串，图中的校准线圈位于衬底之上，磁电阻传感单元之下，实际上还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间，或者位于软磁通量集中器之上。
[0178] 图32为包含校准线圈和重置线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的截面图，其中110和111分别为推校准直导线和挽校准直导线，分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串的正上方，而114为重置直导线，位于衬底之上和磁电阻传感单元之间，实际上，校准线圈还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间，或者衬底和磁电阻传感单元之间，而重置线圈还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间，或者位于软磁通量集中器之上。
[0179] 所述磁电阻传感单元为GMR
自旋阀或者TMR传感单元，所述钉扎层方向平行于X轴方向，所述自由层方向为平行于Y轴方向。
[0180] 有外加磁场时，所述磁电阻传感单元通过永磁偏置、双交换作用、形状各向异性或者他们的任意结合来使磁性自由层磁化方向来与磁性钉扎层磁化方向垂直。
[0181] 所述推臂和所述挽臂上的磁电阻传感单元的数量相同
[0182] 所述校准电流可以设定为一个电流值，或者为多个电流值。
[0183] 所述重置线圈包含两个端口，当两端口通过电流时，其所产生的重置磁场大小为高于所述磁电阻传感单元的饱和磁场值。
[0184] 所述重置电流可以为脉冲电流，直流电流。
[0185] 所述重置线圈和校准线圈为高导电率材料如Cu，Au和Ag。
[0186] 所述软磁通量集中器为包含Fe，Ni或Co等元素中的一种或多种的合金软磁材料。
[0187] 所述衬底材料为玻璃，
硅片，且所述衬底上含有ASIC、或所述衬底与另外的ASIC芯片相连接。
[0188] 所述重置线圈和/或校准线圈和所述错列排列的U和/或H软磁通量引导器、推挽式磁电阻传感单元电桥之间采用绝缘材料隔离，所述绝缘材料为SiO2，Al2O3，Si3N4,聚酰亚胺，光刻胶。
[0189] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
