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HINTERGRUND
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Für viele Anwendungen ist es nützlich, Änderungen eines Magnetfeldes zu detektieren, um eine Translationsbewegung, Rotationsbewegung, Annäherung, Geschwindigkeit und dergleichen zu erfassen. GMR-Sensoren (vom englischen „giant magnetoresistance“, d.h. großer Magnetwiderstand), AMR-Sensoren (vom englischen „anisotropic magnetoresistance“, d.h. anisotroper Magnetwiderstand), MTR-Sensoren (vom englischen „magneto tunnel effect“, d.h. magnetischer Tunneleffekt), und CMR-Sensoren (vom englischen „colossal magnetoresistance“, also kolossaler Magnetwiderstand), ebenso wie Hall-Effekt-Sensoren sind verschiedene Arten magnetoresistiver Sensoren, welche Änderungen eines Magnetfeldes erfassen können.
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Typischerweise weist ein magnetoresistiver Sensor eine hohe Sensitivität in einem so genannten „Arbeitsbereich“ des Sensors auf. In diesem Kontext bedeutet „hohe Sensitivität“, dass eine kleine Änderung des an den Sensor angelegten Magnetfeldes zu einer großen von dem Sensor gemessenen Widerstandsänderung führt. Außerhalb des Arbeitsbereiches begrenzt ein ungünstiges Verhalten des magnetoresistiven Effekts, beispielsweise Sättigung, den Nutzen des Sensors für viele Anwendungen. Obwohl existierende magnetoresistive Sensorsysteme in vielerlei Hinsicht ausreichend sind, leiden existierende Sensorsysteme dahingehend an Einschränkungen, dass sie nicht in der Lage waren, die Sensitivität und/oder den Arbeitsbereich der Sensoren zu maximieren.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Magnetsensorsysteme und Vorrichtungen bereitzustellen, welche eine verbesserte Sensitivität und/oder einen größeren Arbeitsbereich bereitstellen.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Magnetsensorsystem nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 17 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
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Die vorliegende Kurzzusammenfassung stellt lediglich eine kurze Erläuterung mancher Merkmale mancher Ausführungsbeispiele dar und ist nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere können andere Ausführungsbeispiele auch anders implementiert sein als in dieser Kurzzusammenfassung beschrieben.
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In der vorliegenden Anmeldung werden Techniken zum Verbessern der Sensitivität von Magnetsensorsystemen bereitgestellt. Ein Ausführungsbeispiel eines Magnetsensorsystems umfasst einen Vormagnetisierungskörper, umfassend ein hartmagnetisches Material und eine darin ausgebildete Vertiefung. Die Vertiefung entspricht einer Magnetflussführungsoberfläche des Vormagnetisierungskörpers. Das Magnetsensorsystem umfasst zudem ein Magneterfassungselement, welches in oder nahe bei der Vertiefung angeordnet ist. Ein Magnetflusskonzentrator, welcher aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist, ist in der Vertiefung zwischen der Magnetflussführungsoberfläche und dem Magneterfassungselement angeordnet.
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Das Magneterfassungselement könnte auch als Magnetfelderfassungselement bezeichnet werden, und das Magnetsensorsystem könnte auch als Magnetfeldsensorsystem bezeichnet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele zu Erläuterungszwecken unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht als einschränkend auszulegen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine dreidimensionale Darstellung eines magnetoresistiven Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel, welcher einen Magnetflusskonzentrator aufweist,
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2 eine Querschnittsansicht des magnetoresistiven Sensors der 1 mit überlagernd dargestellten Magnetfeldlinien,
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3A ein Diagramm, welches einen Magnetsignalamplitudenbereich (Signalhub) in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen einem Magnetsensor und einem Magneten für verschiedene Magnetsensoranordnungen zeigt,
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3B–3D drei unterschiedliche Magneterfassungskonfigurationen 300B–300D, welche verschiedene Kompromisse zwischen erwünschten Eigenschaften zeigen,
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4A und 4B eine dreidimensionale Darstellung bzw. eine Querschnittsdarstellung eines magnetoresistiven Sensors gemäß mancher Ausführungsbeispiele, welcher eine pyramidenförmige Magnetflussführungsoberfläche aufweist,
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5A und 5B eine dreidimensionale Darstellung bzw. eine Querschnittsdarstellung eines magnetoresistiven Sensors gemäß mancher Ausführungsbeispiele, welcher eine konische Magnetflussführungsoberfläche aufweist, und
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6–8 Draufsichten von magnetoresistiven Sensoren gemäß manchen Ausführungsbeispielen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen benutzt werden, um auf gleiche oder einander entsprechende Elemente hinzuweisen, wobei die dargestellten Strukturen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht zueinander sind.
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1 zeigt eine Perspektivansicht einer Magneterfassungseinrichtung 100 (beispielsweise einer Magnetfelderfassungseinrichtung) gemäß manchen Ausführungsbeispielen. Die Magneterfassungseinrichtung 100 umfasst einen rückseitigen oder hinteren Vormagnetisierungsmagneten 102, welcher eine darin ausgebildete Vertiefung 104 aufweist. Die Vertiefung 104 entspricht einer Magnetflussführungsoberfläche 106, welche mit vier planaren Oberflächen dargestellt ist, welche in 1 die Form einer umgedrehten Pyramide bilden. Ein Magneterfassungselement 108 ist nahe der Magnetflussführungsoberfläche 106 angeordnet, um das Magnetfeld zu erfassen, welches durch den hinteren Vormagnetisierungsmagneten 102 und andere in der Nähe befindliche Magneten oder magnetische Elemente erzeugt wird. Kranähnliche Vorsprünge 118a, 118b können sich zudem von zwei oder mehr Seiten des hinteren Vormagnetisierungsmagneten 102 nach oben erstrecken.
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Das Magneterfassungselement 108 kann einen Halbleiterchip umfassen, auf welchem mindestens ein magnetoresistives Sensorelement oder Hall-Sensorelement bereitgestellt ist. Das Magneterfassungselement 108 kann ein GMR-, MTR-, CMR- oder AMR-Element oder irgendeine andere Art von magnetoresistivem Sensorelement sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Magneterfassungselement 108 zwei Erfassungselemente aufweisen, welche in einer Gradiometeranordnung bereitgestellt sind, und/oder ein differenzielles Signal von mindestens zwei Erfassungselementen bereitstellen. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Magneterfassungselement 108 eine Vielzahl von magnetoresistiven Erfassungselementen, welche in einer Wheatstonebrückenkonfiguration angeordnet sind. Unabhängig von der jeweiligen Konfiguration des Sensors ist das Magneterfassungselement 108 sensitiv gegenüber Änderungen des Magnetfeldes in der x- und/oder y-Richtung, welche hier als laterale Komponenten des Magnetfeldes bezeichnet werden können. Auf der anderen Seite ist das Magneterfassungselement 108 im Wesentlichen unbeeinflusst von Magnetfeldänderungen in z-Richtung, welche hier als vertikale Komponente des Magnetfeldes bezeichnet werden kann.
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Um einen größeren Amplitudenbereich (Aussteuerungsbereich) für das Magneterfassungselement 108 als bei bestehenden Implementierungen bereitzustellen, umfasst die Magneterfassungseinrichtung 100 einen Magnetflusskonzentrator 110. Der Magnetflusskonzentrator 110 ist zwischen dem Magneterfassungselement 108 und der Magnetflussführungsoberfläche 106 angeordnet. Ein derartiger Magnetflusskonzentrator kann auch als Magnetflusskompressor bezeichnet werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen erstreckt sich der Magnetflusskonzentrator 110 kontinuierlich zwischen der Magnetflussführungsoberfläche 106 und dem Magneterfassungselement 108 (z.B. füllt er die Vertiefung unterhalb des Magneterfassungselementes 108 vollständig). In anderen Implementierungen kann der Magnetflusskonzentrator jedoch auch von der Magnetflussführungsoberfläche 106 und/oder dem Magneterfassungselement 108 beabstandet sein (z.B. kann er die Vertiefung unterhalb des Magneterfassungselementes 108 nur teilweise füllen).
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Magnetflusskonzentrator 110 aus einem weichmagnetischen Material, während der rückseitige oder hintere Vormagnetisierungsmagnet 102 aus einem hartmagnetischen oder permanentmagnetischen Material besteht. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind der Magnetflusskonzentrator 110 und der rückseitige oder hintere Vormagnetisierungsmagnet 102 beide aus hartmagnetischen Materialien oder beide aus weichmagnetischen Materialien. Auch wenn die Begriffe „hart“ und „weich“ relative Begriffe sind, ist zu bemerken, dass ein hartmagnetisches Material verglichen mit einem weichmagnetischen Material schwierig zu magnetisieren ist. In ähnlicher Weise ist das hartmagnetische Material verglichen mit einem weichmagnetischen Material schwierig zu entmagnetisieren. Daher sind hartmagnetische Materialien gut geeignet für Permanentmagnete oder langlebige Magnete, während weichmagnetische Materialien nur vorübergehend magnetisiert werden. Hartmagnetische Materialien weisen eine hohe Koerzivität auf, während weichmagnetische Materialien eine niedrige Koerzivität aufweisen. Beispiele für weiche ferromagnetische Materialien umfassen beispielsweise getempertes Eisen, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und plastisch geformte Eisenpartikel, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispiele für harte ferromagnetische Materialien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Alnico, Ferrit und seltene Erdmagnete.
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Wie in 2 gezeigt führt die Magnetflussführungsoberfläche 106 Magnetfeldlinien 112 derart, dass in Abwesenheit anderer Magnetfelder die Magnetfeldlinien 112 bei dem Magneterfassungselement 108 im Wesentlichen entlang der z-Achse ausgerichtet sind. Der Magnetflusskonzentrator 110 kann etwas zusätzliche „Biegung“ der Magnetfeldlinien 112 verursachen. Da das Magneterfassungselement 108 nur zu Veränderungen der x- und/oder y-Komponente des Magnetfeldes sensitiv ist, erleichtert die Magnetflussführungsoberfläche 106 in Kombination mit dem Magnetflusskonzentrator 110 das Wechseln des Magneterfassungselementes 108 zwischen einem magnetisch ungesättigten Zustand (neutraler Widerstand, wenn Magnetfeldlinien wie in 2 gezeigt entlang der z-Achse ausgerichtet sind) und einem magnetisch gesättigten Zustand (hoher oder niedriger Widerstand, wenn Magnetfeldlinien „verbogen“ werden, sodass sie x- oder y-Komponenten bei dem Magneterfassungselement 108 aufweisen).
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Beispielsweise drehen sich, wenn, wie in 2 gezeigt, ein Drehelement 114, welches eine Vielzahl von Magneten 116 mit alternierender Magnetisierung um seinen äußeren Umfang herum angeordnet aufweist, sich um seine Mittelachse dreht, die sich ergebenden Magnetfeldlinien 112, welche durch die Magnete 116 erzeugt werden, entsprechend, um das von dem Magneterfassungselement 108 detektierte Magnetfeldsignal zu ändern. Bei der in 2 dargestellten Winkelposition sind beispielsweise die Magnetfeldlinien bei dem Magneterfassungselement 108 an der z-Achse ausgerichtet. Da das Magneterfassungselement 108 nur auf Magnetfeldkomponenten entlang der x-Achse und/oder y-Achse sensitiv ist, führt diese Winkelposition dazu, dass das Magneterfassungselement ein Magnetfeldsignal mit niedriger Amplitude aufweist (z.B. mit einer Größe bei oder nahe Null). Wenn sich das Drehelement 114 jedoch dreht, werden die Magnetfeldlinien 112 „verbogen“ bzw. geändert, sodass das Magneterfassungselement 108 eine von Null verschiedene Komponente des Magnetfeldes in x-Richtung und/oder y-Richtung sieht. Durch Verfolgen des zeitabhängigen Magnetfelds, während sich das Drehelement 114 um seine Achse dreht, kann das Magneterfassungselement 108 ein Ausgangssignal bereitstellen, dessen Amplitude die Winkelposition des Drehelements 114 anzeigt.
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Idealerweise ist die Änderung der Amplitude zwischen den verschiedenen Winkelpositionen so groß wie möglich, da dies hilft, bessere Winkelmessfähigkeiten bereitzustellen. Da die Stärke des Magnetfeldes mit dem Abstand von einem Magneten abnimmt, haben die Erfinder herausgefunden, dass bei früheren Herangehensweisen Magneterfassungselemente, welche nur einen Luftspalt und nicht den Magnetflusskonzentrator 110 aufwiesen, unnötig weit von den Magneten 116 entfernt waren. Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 bewirkt der Magnetflusskonzentrator 110, dass die Magnetfeldlinien 112 eine zusätzliche „Krümmung“ oder „Biegung“ verglichen mit einem einfachen Luftspalt aufweisen, sodass der Abstand d zwischen dem Magneterfassungselement 108 und den Magneten 116 effektiv geringer ist als bei früheren Implementierungen, während eine Offset-Drift nach wie vor begrenzt ist. Auf diesem Weg ist das Magneterfassungselement 108 der 2 in der Lage, einen größeren Amplitudenhub (möglichen Amplitudenbereich, im Englischen als „swing“ bezeichnet) mit kleinerer Offset-Drift als früher erreichbar zu erfahren. Somit ist aufgrund des Magnetflusskonzentrators 110 der gesamte Amplitudenbereich oder Amplitudenhub, welcher durch das Magneterfassungselement 108 gemessen wird, größer als vorher erreichbar war, was genauere Magnetfeldmessungen durch eine stärkere Begrenzung der Sättigung als frühere Herangehensweisen ermöglicht.
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3A zeigt eine Abfolge von Kurven, welche den Magnetsignalhub für verschiedene Magnetsensoranordnungen zeigen. Beispielsweise zeigt eine Kurve 302 eine herkömmliche Implementierung, bei welcher ein Magneterfassungselement über einem auf seltenen Erden basierenden hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten angeordnet ist, wobei sich dazwischen nur ein Luftspalt befindet (d.h. kein Magnetflusskonzentrator ist bereitgestellt). Wie dargestellt, neigt der Amplitudenhub dazu, größer zu werden, wenn sich der Abstand zwischen dem Magneterfassungselement und dem rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten in dem Bereich 310 verkleinert. Diese Kurve 302 für den auf dem seltenen Erdelement basierenden hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten zeigt eine gute Leistungsfähigkeit relativ zu einer durch eine Kurve 304 dargestellten Implementierung, bei welcher ein Luftspalt einen ferritbasierten hinteren oder rückseitigen Vorspannungsmagneten von einem Magneterfassungselement trennt. Unglücklicherweise ist der auf seltenen Erden basierende hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet der Kurve 302, auch wenn er eine recht gute Leistungsfähigkeit zeigt, aufgrund der Seltenheit von seltenen Erdmaterialien teuer.
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Eine Kurve 306 zeigt den Signalhub für den Fall, in dem ein Magnetflusskonzentrator (statt eines einfachen Luftspalts) zwischen einem ferritbasierten hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten und einem Magneterfassungselement wie beispielsweise vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert eingesetzt ist. Da Ferrit vergleichsweise kostengünstig ist, ist eine derartige Lösung verglichen mit einem Sensorsystem, welches einen seltenen Erdmagneten benutzt, vergleichsweise billig. Zudem bietet auch diese Lösung, wie aus der Kurve 306 ersichtlich, einen recht großen Signalhub. Daher bietet diese Lösung einen besonders guten Kompromiss zwischen Kosten und Leistungsfähigkeit. Zudem kann, wenn die Kosten nicht wichtig sind, ein Flusskonzentrator mit einem seltenen Erdmagneten benutzt werden (siehe z.B. eine Kurve 308), um eine extrem hohe Leistungsfähigkeit zu erreichen.
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Die 3B–3D zeigen drei verschiedene Magneterfassungkonfigurationen 300B–300D, welche verschiedene Kompromisse zwischen verschiedenen gewünschten Eigenschaften zeigen. Die erste Magneterfassungkonfiguration 300B der 3B zeigt ein Beispiel, bei welchem ein hinterer oder rückseitiger Vormagnetisierungsmagnet 310 von einem Ort 312 eines Nullmagnetfeldes um eine Höhe h1 beabstandet ist, was eine „tiefe“ Höhlung in dem hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 310 darstellt. Da dieser Nullmagnetfeldort 312 den Ort darstellt, an welchem der größte Magnetsignalhub auftritt, kann ein (nicht dargestellter) Magnetsensor an diesem Nullmagnetfeldort 312 positioniert werden, um Änderungen des Magnetfeldes zu detektieren (beispielsweise aufgrund eines Magnetrades).
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In der Magneterfassungskonfiguration 300C der 3C wurde die Tiefe der Höhlung auf h2 verringert (h2 < h1), sodass der Nullmagnetfeldort 314 verglichen mit der Magneterfassungkonfiguration 300B der 3B tiefer in der Höhlung innerhalb des hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 316 angeordnet ist. Da die Tiefe der Höhlung in 3C geringer ist, werden die Signalhübe in x- und/oder y-Richtung an dem Nullmagnetfeldort 314 üblicherweise größer sein als in dem Beispiel der 3B, was eine verlässliche Detektierung von Änderungen des Magnetfeldes fördert. Da jedoch unglücklicherweise der Nullmagnetfeldort 314 innerhalb der Höhlung angeordnet ist, ist es schwieriger als bei dem Ausführungsbeispiel der 3B, einen Magnetfeldsensor verlässlich an diesem Ort zu positionieren.
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3D zeigt eine besonders vorteilhafte Magneterfassungkonfiguration 300D mit einem hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 318 mit einer Höhlung, wobei ein Magnetflusskonzentrator 320 am Boden der Höhlung angeordnet ist. Der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 318 und der Magnetflusskonzentrator 320 sind zusammen näher an einem Nullmagnetfeldort 322 als in 3B, was große Signalhübe und hochpräzise Magnetfeldmessungen fördert. Zudem ist der Nullmagnetfeldort 322 in einer Ebene mit den oberen Oberflächen 324A, 324B von Vorsprüngen 326A, 326B ausgerichtet. Somit bietet diese Anordnung 300D eine vereinfachte Herstellung insofern, als dass ein (nicht dargestellter) Magnetsensor verlässlich in der Ebene mit den oberen Oberflächen 324A, 324B der Vorsprünge 326A, 326B positioniert werden kann, was die Herstellung vereinfacht. Zudem erfährt der Magnetsensor bei der Anordnung 300D große Magnetsignalhübe, was eine verlässliche Magneterfassung fördert. Zudem können, wenn der Magnetfeldkonzentrator 322 aus einem weichmagnetischen Material (z.B. einem Ferritmaterial) gefertigt ist, die Gesamtkosten der Erfassungsanordnung 300D verglichen mit Implementierungen, bei welchen ein hinterer oder rückseitiger Vormagnetisierungsmagnet vollständig aus hartmagnetischen Materialien wie einem seltenen Erdelement gefertigt ist, verringert werden.
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Es ist zu bemerken, dass es eine Anzahl von Abwandlungen gibt, welche bei Ausführungsbeispielen möglich sind. Während beispielsweise das Magneterfassungselement 108 in 1 zentriert in der Vertiefung 104 mit Feldkomponenten in x- und y-Richtung bei oder nahe Null dargestellt ist, kann bei anderen Ausführungsbeispielen das Magneterfassungselement 108 dezentriert oder außerhalb der Vertiefung liegen, um die Sensitivität zu verringern. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem das Magneterfassungselement von dem Gebiet mit x- und y-Komponenten bei oder nahe Null entlang der Führung oder der Stütze, welche durch die Vorsprünge 118a und 118be gebildet werden, wegbewegt wird. Weiterhin kann ein Neigungswinkel der Flussführungsoberfläche, welche durch die Vertiefung geformt wird, bei einem Ausführungsbeispiel aus dem Bereich zwischen 5° und 65° ausgehend von der x-Achse ausgewählt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Neigungswinkel zwischen 5° und 40° gewählt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Neigungswinkel zwischen 5° und 20° gewählt werden.
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Bei unten stehend detaillierter beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 104 und/oder die Magnetflussführungsoberfläche 106 eine Pyramidenform, eine konische Form oder eine vieleckige Form aufweisen.
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Eine Anzahl von Abwandlungen wird nun unter Bezugnahme auf die übrigen Figuren beschrieben. Es ist zu bemerken, dass die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele auf eine Vielzahl von Arten kombiniert werden können und nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt sind.
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Die 4A–4B zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Magneterfassungselement 108 auf einer Stützstruktur (z.B. einer gedruckten Leiterplatte (PCB, vom englischen „printed circuit board“) oder einem Halbleitersubstrat) über Flussführungsoberflächen 106a und 106b angeordnet ist. Aus Klarheitszwecken zeigt die 4A nur den hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102, während die 4B den hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 mit dem Magneterfassungselement 108 und dem Magnetflusskonzentrator 110 zeigt. Die Flussführungsoberflächen 106a und 106b sind an der lateralen Grenze des rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 bereitgestellt. Der Magnetflusskonzentrator 110 ist zwischen den Flussführungsoberflächen 106a, 106b und dem Magneterfassungselement 108 angeordnet. Auch wenn 4B einen Luftspalt 120 zwischen dem Magnetflusskonzentrator 110 und dem Magneterfassungselement 108 (Sensor) zeigt, kann bei anderen Ausführungsbeispielen die Vertiefung 104 vollständig mit dem Magnetflusskonzentrator 110 gefüllt sein, wodurch der Luftspalt 120 „herausgedrückt“ wird.
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Die 5A–5B zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Vertiefung 104 durch den hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 in vertikaler Richtung hindurchgeht, um ein Loch in der oberen und unteren Oberfläche des rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 zu bilden. Das Magneterfassungselement 108 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 5B vollständig innerhalb einer IC-Verpackung (integrierte Schaltung, vom englischen „integrated circuit“) 122 angeordnet, welche aus einem magnetisierbaren oder nicht magnetisierbaren Material sein kann. In 5B ist zu sehen, dass die Vertiefung 104 bezüglich der vertikalen Richtung eine geneigte Oberfläche 106 aufweist, sodass die Breite in x-Richtung zu dem Sensor 106 hin kleiner wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen können jedoch andere Neigungen oder auch keine Neigung bezüglich der vertikalen Richtung vorliegen. Der Flusskonzentrator 110 ist als die Vertiefung 104 teilweise ausfüllend dargestellt, wobei der Grad des Ausfüllens von einer jeweiligen Implementierung abhängen kann.
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Nachdem nun Querschnittsansichten von Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, werden nun unter Bezugnahme auf die 6–8 Beispiele für Draufsichten erläutert, welche mit jedem der bezüglich der 1, 2, 4 und 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden können. Zur Vereinfachung zeigen diese Draufsichten nur den hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten und zeigen keinen darüber ausgebildeten Magnetflusskonzentrator. Es ist jedoch zu bemerken, dass in praktischen Anwendungen der Magnetflusskonzentrator über dem hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten ausgebildet ist.
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6 zeigt eine Draufsicht des hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102, wobei die Vertiefung 104 eine Pyramidenform oder eine Form eines halben Oktaeders aufweist. Während 6 zeigt, dass die Pyramidenform in Draufsicht eine quadratische Form aufweist, ist zu bemerken, dass bei anderen Ausführungsbeispielen auch eine Rechteckform, wobei die Abmessungen in x- und y-Richtung unterschiedlich sind, verwendet werden kann.
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7 zeigt eine Draufsicht des rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102, wobei die Vertiefung eine Form eines halben Polyeders mit 16 Oberflächen aufweist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 104 die Form von regulären Polyedern oder Teilen von regulären Polyedern aufweisen.
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8 zeigt eine Draufsicht des rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Vertiefung 104 eine kreisförmige Form mit sich verringerndem Radius entlang der vertikalen Linie aufweist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vertiefung 104 die Form eines Kegelstumpfs aufweisen.
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Jede der bezüglich 6–8 gezeigten und beschriebenen Formen in Draufsicht kann einen der Querschnitte aufweisen, welche bezüglich der 1, 2, 4 oder 5 dargestellt und beschrieben wurden. Beispielsweise können die in 1 dargestellten Vorsprünge für die in 6 dargestellte Pyramidenform, für die in 7 dargestellte Polyederform oder für die in 8 dargestellte Kegelform bereitgestellt werden.
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Jedes in den 6–8 gezeigte Ausführungsbeispiel weist in der x-y-Ebene eine symmetrische Struktur mit einem definierten Symmetriezentrum auf. Für derartige Strukturen umfasst ein Gebiet mit x- und y-Feldkomponenten bei oder nahe Null das Symmetriezentrum. Andere Ausführungsbeispiele können jedoch in Draufsicht eine asymmetrische Struktur aufweisen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel kann der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 102 durch Ausformung eines hartmagnetischen Materials und/oder eines weichmagnetischen Materials hergestellt werden. Das Ausformen des hinteren oder rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 mit seiner geometrischen Form kann mit Formwerkzeugen direkt auf dem Magneterfassungselement 108 als ein zusätzlicher Verpackungsschritt ausgeführt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 102 und der Sensor 108 integriert sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 102 und das Magneterfassungselement 108, d.h. der Sensor, innerhalb einer gemeinsamen Verpackung integriert sein, welche durch Umgießen oder Umformen des rückseitigen Vormagnetisierungsmagneten 102 und des Magneterfassungselements 108 ausgebildet werden kann. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 102 mit dem Magneterfassungselement 108 unter Benutzung haftender Kleber oder nur mit einem mechanischen Klemmmechanismus zusammengesetzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der hintere oder rückseitige Vormagnetisierungsmagnet 102 mit dem Magneterfassungselement 108 zusammengesetzt werden und mit einem Formmaterial fixiert werden, welches um das Gesamtsystem beispielsweise in einem thermoplastischen Spritzgießformprozess herumgeformt wird.
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Auch wenn verschiedene Ausführungsbeispiele zur Herstellung eines Magnetsensors oben im Kontext von magnetoresistiven Sensoren diskutiert und dargestellt wurden, sind die Herstellungsverfahren und andere diskutierte Konzepte auch auf andere Arten von Magnetsensoren anwendbar. Bezüglich der verschiedenen von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen wie Blöcken, Einheiten, Anordnungen, Einrichtungen, Schaltungen, Systemen etc. durchgeführten Funktionen sind die Begriffe, welche zur Beschreibung derartiger Komponenten benutzt werden, derart auszulegen, dass sie jegliche Komponente oder Struktur umfassen, welche die angegebene Funktion der jeweiligen Komponente ausführt, solange nichts anderes angegeben ist, auch wenn derartige Komponenten andere Strukturen als dargestellt aufweisen können. Auch wenn manche Merkmale nur bezüglich eines Ausführungsbeispiels dargestellt sind, kann ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden.
