DE10314602A1 - Monolithically integrated differential magnetic field sensor device, has layer of permeable material covering two magnetic field sensor elements, parallel to substrate - Google Patents

Monolithically integrated differential magnetic field sensor device, has layer of permeable material covering two magnetic field sensor elements, parallel to substrate Download PDF

Info

Publication number
DE10314602A1
DE10314602A1 DE2003114602 DE10314602A DE10314602A1 DE 10314602 A1 DE10314602 A1 DE 10314602A1 DE 2003114602 DE2003114602 DE 2003114602 DE 10314602 A DE10314602 A DE 10314602A DE 10314602 A1 DE10314602 A1 DE 10314602A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic field
field sensor
substrate
sensor device
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2003114602
Other languages
German (de)
Other versions
DE10314602B4 (en
Inventor
Udo Dr. Ausserlechner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2003114602 priority Critical patent/DE10314602B4/en
Publication of DE10314602A1 publication Critical patent/DE10314602A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10314602B4 publication Critical patent/DE10314602B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices

Abstract

Two magnetic field sensor elements (14,16) are integrated in a substrate (12), and spaced apart by a distance (A) such that they oppose each other. A magnetic field alignment device aligns the magnetic field components (H1,H2) to be detected with respect to the magnetic field sensor elements. The aliment device includes a layer of permeable material which covers both elements and lies parallel to the substrate (12).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnetfeldsensoreinrichtungen, und insbesondere auf monolithisch integrierbare, differentielle Magnetfeldsensoreinrichtungen, die vertikal angeordnet sind, um die senkrecht auf die Magnetfeldsensoreinrichtung wirkenden Magnetfeldkomponenten eines statischen oder dynamischen Magnetfeldes zu erfassen.The The present invention relates to magnetic field sensor devices, and especially on monolithically integrable, differential Magnetic field sensor devices arranged vertically to the magnetic field components acting perpendicular to the magnetic field sensor device of a static or dynamic magnetic field.

Vertikale magnetische Sensoreinrichtungen und deren Gehäuse werden im allgemeinen möglichst dünn ausgeführt, so dass die Magnetsensoreinrichtung in einem möglichst schmalen Luftspalt eines Magnetkreises eingebaut werden kann, um somit eine maximale magnetische Empfindlichkeit der Magnetsensoreinrichtung zu erzielen. Um so schmaler der Luftspalt eines Magnetkreises ausgeführt werden kann, um so homogener und stärker ist das in dem Luftspalt vorhandene Magnetfeld.vertical Magnetic sensor devices and their housings are generally made as thin as possible, so that the magnetic sensor device in the narrowest possible air gap of a magnetic circuit can be installed in order to achieve a maximum to achieve magnetic sensitivity of the magnetic sensor device. The narrower the air gap of a magnetic circuit can, the more homogeneous and stronger is the magnetic field present in the air gap.

Unter vertikalen magnetischen Sensoreinrichtungen werden solche Anordnungen verstanden, die die senkrecht zur Ebene der integrierten Schaltung (IC; IC = integrated circuit) wirksamen Magnetfeldkomponenten erfassen, wobei die Ebene der integrierten Schaltung durch die Ebene eines flächigen, aktiven Halbleiterbereichs der integrierten Schaltung, der mit dem zu erfassenden Magnetfeld durchsetzt ist, vorgegeben ist.Under Vertical magnetic sensor devices become such arrangements understood that the perpendicular to the plane of the integrated circuit (IC = IC = integrated circuit) detect effective magnetic field components, where the level of the integrated circuit is through the level of a scale, active semiconductor region of the integrated circuit, which with the magnetic field to be detected is predetermined.

Bei magnetischen Sensoreinrichtungen muss man nun zwischen sogenannten Absolutwertsensoreinrichtungen und Differentialsensoreinrichtungen unterscheiden, da bei den genannten Sensoreinrichtungen stark unterschiedliche Verhältnisse zu beachten sind.at magnetic sensor devices must now be between so-called Absolute value sensor devices and differential sensor devices differentiate, since the sensor devices mentioned are very different conditions are to be observed.

So weist eine Differentialsensoreinrichtung zumindest zwei Elementarsensorelemente an unterschiedlichen Orten auf der integrierten Halbleiterschaltung auf und verarbeitet die Dif ferenzwerte der an beiden Sensorelementen erfassten Magnetfeldkomponenten. Diese Vorgehensweise hat sich als besonders störungsunempfindlich erwiesen, denn übliche, in der Praxis vorkommende Störfelder sind bezüglich der integrierten Schaltung zumeist homogen angeordnet, so dass sich ihre Differenz auf zwei Sensorelementen an der integrierten Halbleiterschaltung häufig aufhebt.So a differential sensor device has at least two elementary sensor elements at different locations on the semiconductor integrated circuit and processes the differential values of the on both sensor elements detected magnetic field components. This approach has proven to be particularly insensitive to interference proven because usual, interference fields occurring in practice are regarding of the integrated circuit mostly arranged homogeneously, so that their difference on two sensor elements on the integrated semiconductor circuit frequently picks.

Es sollte offensichtlich sein, dass sich natürlich auch mit zwei Absolutwertsensoreinrichtungen ein Sensorsystem aufbauen lässt, mit dem eine Differenzmessung durchgeführt werden kann. Dazu ist allerdings neben den beiden Absolutwertsensoreinrichtungen noch ein Auswerte-ASIC (ASIC = application specific integrated circuit = anwendungsspezifische integrierte Schaltung) erforderlich, der vorgesehen ist, um die Ausgangssignale der beiden Absolutwertsensoreinrichtungen weiterzuverarbeiten, d. h. beispielsweise deren Differenz zu bilden, zu verstärken usw. Da für ein Sensorsystem bestehend aus zwei Absolutwertsensoreinrichtungen und einem Auswerte-ASIC drei einzelne Gehäuse sowie eine kostspielige Trägerplatine und deren Verdrahtung sowie ein kostspieliges Testen und Abgleichen des Moduls erforderlich ist, sind solche Anordnungen relativ aufwendig und damit teuer herzustellen.It should be obvious that of course with two absolute value sensor devices can build a sensor system, with which a difference measurement can be carried out. However, this is next to an evaluation ASIC for the two absolute value sensor devices (ASIC = application specific integrated circuit = application specific integrated circuit) is required, which is provided to the Further process the output signals of the two absolute value sensor devices, d. H. for example, to form their difference, to reinforce them, etc. Therefore a sensor system consisting of two absolute value sensor devices and an evaluation ASIC three individual housings as well as an expensive one carrier board and their wiring, as well as costly testing and matching of the module is required, such arrangements are relatively expensive and therefore expensive to manufacture.

In der Praxis stellt sich neben der Kostenfrage aber auch noch das Problem, dass die beiden Absolutwertsensoreinrichtungen eine schlechte „Paarungstoleranz" (Matching) aufweisen, da die beiden Absolutwertsensoreinrichtungen im allgemeinen nicht aus demselben Fertigungs- und Montagelos stammen. Ferner sollte beachtet werden, dass ein Sensorsystem bestehend aus zwei Absolutwertsensoreinrichtungen auch bezüglich ihrer Lage zueinander erhebliche Toleranzen aufweisen, da die Position einer integrierten Schaltung und damit des aktiven Halbleiterbereichs zur Erfassung der wirksamen Magnetfeldkomponente innerhalb seines Gehäuses nicht besonders gut definiert ist. Aus diesem Grund müssen beide Absolutwertsensoreinrichtungen erst geeignet abgeglichen werden, was in der Regel äußerst kostspielig ist, wobei dies insbesondere zutrifft, wenn deren Temperaturkoeffizienten erst abgeglichen werden müssen.In In practice, this also raises the question of costs Problem that the two absolute value sensor devices have a poor "pairing tolerance" (matching), since the two absolute value sensor devices are generally not come from the same production and assembly lot. Furthermore should be noted that a sensor system consisting of two absolute value sensor devices also regarding their Position to each other have considerable tolerances, since the position an integrated circuit and thus the active semiconductor area to detect the effective magnetic field component within its housing is not particularly well defined. Because of this, both must Absolute value sensor devices are only appropriately compared, which is usually extremely expensive is, this is particularly true if their temperature coefficient must first be compared.

Bei einem im Stand der Technik bekannten Aufbau eines Stromsensors (US-2002/0024333 A1) ist ein doppelt-geschlitzter weichmagnetischer Kreis ausgebildet, wobei in den beiden Schlitzen jeweils ein Absolutwertsensor positioniert ist. Darüber hinaus wird durch den weichmagnetischen Kreis ein Primärstromleiter hindurchgeführt, der die magnetische Erregung definiert. In den beiden Luftspalten treten Magnetfelder auf, die proportional zur Erregung, also zum Primärstrom, sind, wodurch sich dieser Primärstrom berührungsfrei mittels der beiden Absolutwertsensoreinrichtungen messen lässt.at a structure of a current sensor known in the prior art (US-2002/0024333 A1) a double-slotted soft magnetic circuit is formed, with an absolute value sensor positioned in each of the two slots is. About that the soft magnetic circuit also turns it into a primary current conductor passed, that defines magnetic excitation. In the two air gaps magnetic fields occur which are proportional to the excitation, i.e. to the Primary current, are what this primary current is contactless can be measured by means of the two absolute value sensor devices.

Nachteilig bei dieser dargestellten Sensoranordnung ist, dass diese Sensoranordnung nur in Form eines relativ aufwendig und kompliziert herzustellenden Mikrosystems integrierbar ist, wodurch eine solche Sensoranordnung nicht monolithisch integrierbar ist, sondern mit einzelnen Komponenten bestehend beispielsweise aus Primärleiter, integrierter Schaltungschip, Magnetkreis usw. aufzubauen ist, wobei dies auch nur für einen vorbestimmten Nennstrombereich möglich ist, da der Nennstrombereich des dargestellten Stromsensors über die Spaltbreite einzustellen bzw. vorgegeben ist.A disadvantage of this sensor arrangement shown is that this sensor arrangement can only be integrated in the form of a microsystem which is relatively complex and complicated to manufacture, as a result of which such a sensor sensor arrangement is not monolithically integrable, but can be built up with individual components consisting, for example, of a primary conductor, integrated circuit chip, magnetic circuit, etc., this being possible only for a predetermined nominal current range, since the nominal current range of the current sensor shown is to be set or predefined via the gap width.

Es wird ferner deutlich, dass es mit dem bekannten Stromsensor, wenn dieser zu einem Mikrosystem integriert wird, nur möglich ist, fest vorgegebene Leiterquerschnitte bzw. Leitergeometrien verwenden zu können, so dass es nicht möglich ist, eine standardisierte Stromsensoranordnung bereitzustellen, mit der unterschiedlich ausgebildete Stromleiter verwendet werden können. Damit zeigt dieser Stromsensor eine äußerst geringe Flexibilität bezüglich unterschiedlicher Leiterquerschnitte und Leitergeometrien.It it is also clear that it with the known current sensor when integrated into a microsystem, is only possible Use fixed conductor cross-sections or conductor geometries to be able so it's not possible is to provide a standardized current sensor arrangement, with which differently trained conductors are used can. This current sensor therefore shows extremely little flexibility with regard to different Conductor cross sections and conductor geometries.

In der wissenschaftlichen Veröffentlichung „Design of planar magnetic concentrators for high sensitivity Hall devices", von Drljaca, Vincent, Besse et Popovic, Sensor and Actuators A97–98 (2002) 10–14, wird dargestellt, dass weichmagnetische Schichten aus hochpermeablen amorphen Legierungen auf der Oberfläche einer integrierten Schaltung positioniert werden können. Die in der genannten wissenschaftlichen Veröffentlichung gezeigten Strukturen sind aber zumindest zweiteilig, wobei die Magnetfeldsensoreinrichtungen zwischen oder direkt unterhalb der einander zugewandten Kanten zweier Magnetfeldkonzentratoren liegen. Darüber hinaus dienen die dargestellten Magnetfeldkonzentratoren dazu, ein äußeres Magnetfeld, das parallel zu der Chipoberfläche verläuft, in ein magnetisches Streufeld zwischen den beiden Magnetfeldkonzentratoren umzuformen, das in etwa kreisbogenförmige Feldlinien im Volumen der Magnetfeldsensoreinrichtungen aufweist. Damit soll erreicht werden, dass zylindrische Hallsensoren oder aber auch herkömmliche Hallsensoren, die eine vertikale Magnetfeldkomponente erfassen, verwendet werden können.In the scientific publication “Design of planar magnetic concentrators for high sensitivity Hall devices ", by Drljaca, Vincent, Besse et Popovic, Sensor and Actuators A97-98 (2002) 10-14 shown that soft magnetic layers made of highly permeable amorphous alloys on the surface of an integrated circuit can be positioned. The structures shown in the mentioned scientific publication but are at least in two parts, the magnetic field sensor devices between or directly below the facing edges of two Magnetic field concentrators are. In addition, the shown serve Magnetic field concentrators add an external magnetic field that is parallel to the chip surface runs, to transform it into a magnetic stray field between the two magnetic field concentrators, the roughly circular arc Has field lines in the volume of the magnetic field sensor devices. This is intended to ensure that cylindrical Hall sensors or but also conventional ones Hall sensors that detect a vertical magnetic field component can be used.

In der wissenschaftlichen Veröffentlichung „CMOS planar 2D micro-fluxgate sensor", von Chiesi, Krejik, Janossy et Popovic, Sensors and Actuators 82 (2000) 174–180, wird eine ferromagnetische Struktur aus einer amorphen Legierung in der Form eines Kreuzes auf einen Halbleiterchip aufgebracht, um eine sogenannten Fluxgate-Sensor zu bilden. Für das Funktionsprinzip eines Fluxgate-Sensors ist es erforderlich, ein nicht-lineares magnetisches Material, das während des Betriebs des Fluxgate-Sensors zeitweise, d. h. pulsförmig, in die Sättigung getrieben wird, zu verwenden. Der in der genannten wissenschaftlichen Veröffentlichung dargestellte Fluxgate-Sensor beinhaltet keine Magnetfeldsensoreinrichtung, sondern lediglich Erreger- und Pickup-Spulen. Es wird deutlich, dass mit diesen Pickup-Spulen nur zeitliche Änderungen des Magnetflusses als eine induktive (induzierte) Spannung erfasst werden können, deren Größe durch die Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses bestimmt ist. Ein sta tisches Feld ändert danei den Arbeitspunkt des permeablen Materials auf der Hysterese-Kennlinie B(H). Die Erregerspulen überlagern ein zeitlich veränderliches Feld. Wandert der Arbeitspunkt, z.B. infolge eines positiven äußeren Felds, zu positiven Werten der B(H)-Kennlinie, so wird die überlagerte Erregerinduktion bei positiven Spitzen wegen der Sättigung des permeablen Kerns abgeschnitten, während die negativen Spitzen unbeeinflusst bleiben. Also wird in die Pickup-Spulen ein Wechselspannungssignal induziert, bei dem die positiven Spitzen gekappt sind. Bildet man den zeitlichen Mittelwert, so ist dieser kleiner Null, da weniger positive Anteile enthalten sind als negative. Je stärker das externe Magnetfeld, desto stärker werden die positiven Spitzen gekappt und desto stärker wird der zeitliche Mittelwert negativ.In the scientific publication “CMOS planar 2D micro-fluxgate sensor ", by Chiesi, Krejik, Janossy et Popovic, Sensors and Actuators 82 (2000) 174-180, becomes a ferromagnetic structure made of an amorphous alloy applied in the form of a cross to a semiconductor chip, to form a so-called fluxgate sensor. For the principle of operation of a Fluxgate sensors require a non-linear magnetic Material that during operation of the fluxgate sensor intermittently, d. H. pulse-shaped, in the saturation is driven to use. The scientific mentioned in the publication Fluxgate sensor shown does not contain a magnetic field sensor device, only excitation and pickup coils. It becomes clear that these pickup coils only change the magnetic flux over time can be detected as an inductive (induced) voltage whose Size by the rate of change of the magnetic flux is determined. A static field changes things the operating point of the permeable material on the hysteresis characteristic BRA). Overlay the excitation coils a time-varying Field. If the working point changes, e.g. due to a positive external field, to positive values of the B (H) characteristic, the superimposed Excitation induction with positive peaks due to saturation of the permeable core cut off while the negative peaks remain unaffected. So an AC signal is sent to the pickup coils induced with the positive peaks capped. You educate the time average, this is less than zero, because less positive parts are included as negative parts. The stronger that external magnetic field, the stronger the positive tips are cut and the stronger it gets the time average negative.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Magnetfeldsensoreinrichtung zur Erfassung eines Magnetfelds zu schaffen, die monolithisch integrierbar ist und mit der ein statisches oder dynamisches Magnetfeld differentiell erfassbar ist.outgoing from this prior art there is the object of the present Invention in an improved magnetic field sensor device for To create a magnetic field that can be integrated monolithically is and with which a static or dynamic magnetic field is differential is detectable.

Diese Aufgabe wird durch eine Magnetfeldsensoreinrichtung zur Erfassung eines Magnetfelds gemäß Anspruch 1 gelöst.This Task is performed by a magnetic field sensor device for detection of a magnetic field according to claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung zur Erfassung eines Magnetfelds umfasst ein einteiliges Substrat mit einem ersten in das Substrat integrierten Magnetfeldsensorelement zur Erfassung eines senkrecht auf das Substrat wirkenden, ersten statischen Magnetfeldkomponente, und mit einem zweiten, in das Substrat integrierten Magnetfeldsensorelement zur Erfassung eines senkrecht auf das Substrat wirkenden, zweiten statischen Magnetfeldkomponente, wobei das erste Magnetfeldsensorelement und das zweite Magnetfeldsensorelement voneinander um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind, wobei der vorbestimmte Abstand so eingestellt ist, dass die erste und die zweite Magnetfeldkomponente zueinander entge gengesetzt sind, und ferner eine Magnetfeldausrichtungsanordnung zum Ausrichten der zu erfassenden ersten und zweiten Magnetfeldkomponente bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements, wobei die Magnetfeldausrichtungsanordnung eine Schicht aus einem permeablen Material aufweist, die beide Magnetfeldsensorelemente überdeckt und parallel zum Substrat angeordnet ist.The magnetic field sensor device according to the invention for detecting a magnetic field comprises a one-piece substrate with a first magnetic field sensor element integrated in the substrate for detecting a first static magnetic field component which acts perpendicularly on the substrate, and with a second magnetic field sensor element integrated in the substrate for detecting a one acting vertically on the substrate , second static magnetic field component, wherein the first magnetic field sensor element and the second magnetic field sensor element are spaced apart from one another by a predetermined distance, the predetermined distance being set such that the first and second magnetic field components are opposite to one another, and furthermore a magnetic field alignment arrangement for aligning the ones to be detected first and second magnetic field components with respect to the first and second magnetic field sensor elements, wherein the Magnetic field alignment arrangement has a layer made of a permeable material, which covers both magnetic field sensor elements and is arranged parallel to the substrate.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, eine monolithisch integrierbare, differentielle Magnetfelderfassungseinrichtung zu schaffen, bei der eine einteilige, permeable Schicht parallel zu den in einem Halbleitersubstrat integrierten Magnetfeldsensorelementen der Magnetfelderfassungseinrichtung angeordnet ist, wobei die permeable Schicht als eine einteilige Magnetfeldkonzentrationseinrichtung zum Ausrichten und/oder Konzentrieren der Magnetfeldkomponenten bezüglich der integrierten Magnetfeldsensorelemente wirksam ist.The The present invention is based on the finding, a monolithic integrable, differential magnetic field detection device create a one-piece, permeable layer parallel to the magnetic field sensor elements integrated in a semiconductor substrate the magnetic field detection device is arranged, the permeable Layer as a one-piece magnetic field concentration device for aligning and / or concentrating the magnetic field components in terms of of the integrated magnetic field sensor elements is effective.

Um die erfindungsgemäße, monolithisch integrierbare, differentielle Magnetfelderfassungsanordnung mit einem möglichst kleinen Luftspalt herzustellen, in dem die integrierten Magnetfeldsensorelemente der Magnetfelderfassungseinrichtung zur Erfassung der senkrecht auf die Magnetfeldsensorelemente wirkenden Magnetfeldkomponenten angeordnet sind, wird ein magnetischer Kurzschluss mittels eines hoch-permeablen (weichmagnetischen) Materials direkt mit in das Gehäuse der Magnetfelderfassungseinrichtung eingebaut. Dazu eignet sich beispielsweise eine Schicht aus einem permeablen Material, die mit dem IC-Gehäuse der integrierten Magnetfeldsensoranordnung verbunden ist, oder auch der Anschlussleitungsrahmen (Leadframe) der Magnetfeldsensoranordnung selbst, der anstelle der üblichen Kupferlegierungen aus einem permeablen Material, wie z. B. MU-Metall oder Permalloy, ausgeführt ist.Around the inventive, monolithic integrable, differential magnetic field detection arrangement with one if possible produce a small air gap in which the integrated magnetic field sensor elements the magnetic field detection device for detecting the perpendicular magnetic field components acting on the magnetic field sensor elements are arranged, a magnetic short circuit by means of a highly permeable (soft magnetic) material directly into the casing the magnetic field detection device installed. It is suitable for this For example, a layer made of a permeable material with the IC package the integrated magnetic field sensor arrangement is connected, or also the lead frame of the magnetic field sensor arrangement itself, instead of the usual Copper alloys made of a permeable material, such as. B. MU metal or permalloy is.

Die elektrische Leitfähigkeit dieser permeablen Materialien, die beispielsweise anstelle der üblichen Materialien für den Anschlussleitungsrahmen verwendet werden, ist ausreichend gut, um sie weiterhin als Anschlussleitungsrahmen verwenden zu können, wobei gleichzeitig die Magnetfeldlinien des zu erfassenden magnetischen Feldes möglichst steil bzw. möglichst senkrecht auf die Chipebene mit den aktiven Halbleiterbereichen zur Erfassung des Magnetfeldes gezwungen bzw. ausgerichtet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung lässt sich das Ausgangssignal der Magnetfelderfassungseinrichtung unter Verwendung beispielsweise konventioneller Hallsensorelemente, die nur auf Magnetfeldkomponenten senkrecht zur Chipebene reagieren, oder MAG-FETs (magnetische Feldeffekttransistoren) maximieren. Je steiler die Magnetfeldkomponenten die Magnetfeldsensorelemente durchdringen, umso höher ist der wirksame Anteil des erfassbaren Magnetfelds, wodurch sich auch ein höheres Ausgangssignal der Magnetfeldsensorelemente ergibt. Entsprechend erhöht sich auch die Empfindlichkeit der Anordnung.The electric conductivity of these permeable materials, for example instead of the usual materials for the connection lead frame used is good enough to continue to use it as a lead frame to be able to use at the same time the magnetic field lines of the magnetic to be detected Field if possible steep or as possible perpendicular to the chip level with the active semiconductor areas be forced or aligned to detect the magnetic field. Through the arrangement according to the invention let yourself using the output signal of the magnetic field detector For example, conventional Hall sensor elements that only use magnetic field components react perpendicular to the chip plane, or MAG-FETs (magnetic field effect transistors) maximize. The steeper the magnetic field components, the magnetic field sensor elements penetrate, the higher is the effective part of the detectable magnetic field, which causes also a higher one Output signal of the magnetic field sensor elements results. Corresponding elevated also the sensitivity of the arrangement.

Die erfindungsgemäße integrierte, differentielle Magnetfeldsensoranordnung lässt sich dabei insbesondere vorteilhaft als Stromsensor, d. h. zur Erfassung der Stromstärke in einem elektrischer Leiter, verwenden. Die erfindungsgemäße integrierbare, differentielle Magnetfeldsensoranordnung lässt sich aber gleichermaßen auch bei anderen Magnetfelderfassungsapplikationen einsetzen, wie z. B. als Drehzahl- bzw. Drehwinkelsensoreinrichtung in Verbindung mit einem Polrad.The integrated, differential magnetic field sensor arrangement can in particular advantageous as a current sensor, d. H. to measure the current in one electrical conductor, use. The integrable, differential magnetic field sensor arrangement can equally well use in other magnetic field detection applications, such as B. as a speed or angle sensor device in connection with a magnet wheel.

Es wird deutlich, dass die erfindungsgemäße differentielle, integrierte Magnetfeldsensoranordnung im wesentlichen für alle Magnetfelderfassungsanwendungen eingesetzt werden kann, bei denen entweder statische oder auch dynamische Magnetfelder erfasst werden können.It it is clear that the differential, integrated Magnetic field sensor arrangement essentially for all magnetic field detection applications can be used in which either static or dynamic Magnetic fields can be detected.

Dabei zeichnet sich die integrierte, differentielle Magnetfeldsensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einerseits durch eine erhöhte Empfindlichkeit bei der Erfassung von Magnetfeldern aus, da das verwendete permeable Material (z. B. Weicheisenmaterial) die magnetische Induktion in dem schmalen „Luftspalt" der Magnetfeldsensoranordnung bündelt. In dem Luftspalt können die Magnetfeldkomponenten durch die Magnetfeldsensorelemente, z. B. Hall-Sondenelemente oder MAG-FETs, mit einer hohen Empfindlichkeit gemessen werden.there stands out the integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to the present invention on the one hand by an increased Sensitivity in the detection of magnetic fields because the used permeable material (e.g. soft iron material) the magnetic Induction in the narrow "air gap" of the magnetic field sensor arrangement bundles. Can in the air gap the magnetic field components through the magnetic field sensor elements, e.g. B. Hall probe elements or MAG-FETs, can be measured with a high sensitivity.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße integrierte, differentielle Magnetfeldsensoreinrichtung durch eine große Flexibilität bezüglich des Messsystems aus. Für den Fall der Verwendung als Strommesseinrichtung kann man mit der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoranordnung einen Stromfluss und damit die Stromstärke durch im wesentlichen beliebige Leiter mit nahezu beliebigen Leiterquerschnittflächen erfassen. Dabei ist es aufgrund der einteiligen permeablen Schicht, die parallel zu der Oberfläche der integrierten Schaltung und damit zu den aktiven Sensorelementen angeordnet ist, äußerst vorteilhaft, dass der Querschnitt des Primärleiters, dessen Stromfluss erfasst werden soll, im wesentlichen beliebig groß gemacht werden kann, ohne dadurch einen größeren Luftspalt bei der Magnetfeldsensoranordnung in Kauf nehmen zu müssen. Ein vergrößerter Luftspalt, der durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden wird, würde aber wieder zu einer Verringerung der Empfindlichkeit der Anordnung führen. Aus diesem Grund kann man bei der vorliegenden Erfindung den Primärleiter senkrecht zu der Chipoberfläche der Magnetfeldsensoranordnung im wesentlichen beliebig ausdehnen.Furthermore, the integrated, differential magnetic field sensor device according to the invention is distinguished by great flexibility with regard to the measuring system. In the case of use as a current measuring device, the magnetic field sensor arrangement according to the invention can be used to detect a current flow and thus the current strength through essentially any conductor with almost any conductor cross-sectional area. It is extremely advantageous because of the one-piece permeable layer, which is arranged parallel to the surface of the integrated circuit and thus to the active sensor elements, that the cross section of the primary conductor, the current flow of which is to be recorded, can be made essentially arbitrarily large without thereby having to accept a larger air gap in the magnetic field sensor arrangement. An enlarged air gap, which is avoided by the arrangement according to the invention, would again lead to a reduction in the sensitivity of the arrangement. For this reason, in the present invention, the primary conductor can be essentially perpendicular to the chip surface of the magnetic field sensor arrangement expand as desired.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments of the present invention are described below with reference to FIG the accompanying drawings explained. Show it:

1 eine erste mögliche Realisierung einer integrierten, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a first possible implementation of an integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to a first preferred embodiment of the present invention;

2 eine weitere mögliche Realisierung einer integrierten, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a further possible implementation of an integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to a further exemplary embodiment of the present invention;

3 eine weitere mögliche Realisierung einer integrierten, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a further possible implementation of an integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to a further exemplary embodiment of the present invention;

4 eine weitere mögliche Realisierung einer integrierten, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a further possible implementation of an integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to a further exemplary embodiment of the present invention;

5a–b weitere mögliche Realisierungen einer integrierten, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 5a-b further possible implementations of an integrated, differential magnetic field sensor arrangement according to a further exemplary embodiment of the present invention; and

6a–b eine prinzipielle Gegenüberstellung der magnetischen Eigenschaften von weichmagnetischen (permeablen) und hartmagnetischen Materialien in Form von schematischen Magnetisierungskennlinien (Hystereseschleifen). 6a-b a basic comparison of the magnetic properties of soft magnetic (permeable) and hard magnetic materials in the form of schematic magnetization characteristics (hysteresis loops).

Um die Verständlichkeit der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der monolithisch integrierbaren, differentiellen Magnetfeldsensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, wird im folgenden kurz auf den Unterschied zwischen weichmagnetischen (permeablen) und hartmagnetischen Materialien eingegangen, und anhand der sogenannten Hystereseschleife erörtert, wie sie in 6a–b prinzipiell dargestellt ist. Dabei sind bei der Magnetisierungskennlinie über der Or dinate die Induktionswerte B und über der Abszisse die Feldstärkewerte H aufgetragen.In order to simplify the comprehensibility of the following detailed description of the various preferred exemplary embodiments of the monolithically integrable, differential magnetic field sensor arrangement according to the present invention, the difference between soft magnetic (permeable) and hard magnetic materials is briefly discussed below and is discussed using the so-called hysteresis loop as they are in 6a-b is shown in principle. In this case, the induction values B are plotted on the ordinate for the magnetization characteristic curve and the field strength values H are plotted on the abscissa.

Die Hystereseschleife ist eine besondere Art des Magnetisierungsverlaufs ferromagnetischer Stoffe. Nach einem Aufmagnetisieren des zunächst unmagnetischen Stoffes bis zu einem Maximalwert der Polarisierung (Neukurve) ergeben sich jeweils zwei verschiedene Induktionswerte zu jedem Feldstärkewert, je nach dem ob dieser steigend oder fallend durchlaufen wurde. Ohne ein vorhandenes Magnetfeld (H = 0) erhält man eine restliche Induktion BR die als sogenannten Remanenz bezeichnet wird. Als Koerzitivfeldstärke HC bezeichnet man die Feldstärke, bei der die Induktion Null wird (B = 0). Stoffe mit einer kleinen Koerzitivfeldstärke HC werden als magnetisch weich bezeichnet, ihre Hystereseschleife ist schmal, wie in 6a dargestellt. Magnetisch harte Stoffe dagegen besitzen eine große Koerzitivfeldstärke HC, die Hystereseschleife ist breit, wie in 6b dargestellt.The hysteresis loop is a special type of magnetization curve for ferromagnetic materials. After magnetizing the initially non-magnetic substance up to a maximum polarization value (new curve), there are two different induction values for each field strength value, depending on whether the field was traversed upwards or downwards. Without an existing magnetic field (H = 0), a residual induction B R is obtained which is referred to as so-called remanence. The coercive field strength H C is the field strength at which the induction becomes zero (B = 0). Substances with a small coercive field strength H C are called magnetically soft, their hysteresis loop is narrow, as in 6a shown. Magnetically hard substances, on the other hand, have a large coercive field strength H C , the hysteresis loop is wide, as in 6b shown.

Wird nun beispielsweise ein hartmagnetisches Material in ein starkes Magnetfeld gebracht und daraufhin wieder in ein magnetisches „Nullfeld" gebracht, so ist das hartmagnetische Material danach aufmagnetisiert, d. h. das hartmagnetische Material wirkt wie ein Permanentmagnet.Becomes now, for example, a hard magnetic material into a strong one Brought magnetic field and then again brought into a magnetic "zero field", so the hard magnetic material is then magnetized, d. H. the hard magnetic Material acts like a permanent magnet.

Ein weichmagnetisches Material wird dagegen durch ein zuvor anliegendes starkes Magnetfeld kaum verändert. Insbesondere erfährt beispielsweise jegliches weichmagnetische Material in einem inhomogenen Magnetfeld eine anziehende Kraft, wie beispielsweise Gusseisen von einem Stabmagneten angezogen wird.On soft magnetic material, on the other hand, is replaced by a previously applied strong magnetic field hardly changed. In particular, learns for example any soft magnetic material in an inhomogeneous magnetic field an attractive force, such as cast iron from a bar magnet is attracted.

Weichmagnetische Materialien sind hoch-permeable Materialien, d. h. diese Materialien weisen eine sehr hohe relative Permeabilitätszahl μr auf, d. h. μr >> 1. Hartmagnetische Materialien sind dagegen im allgemeinen wenig permeabel, d. h. für diese Materialien gilt zumeist μr ≅ 1.soft magnetic Materials are highly permeable materials, i.e. H. these materials have a very high relative permeability μr, i. H. μr >> 1. Hard magnetic materials are against it generally not very permeable, i.e. H. μr ≅ 1 usually applies to these materials.

Dies lässt sich auch ohne weiteres anhand der Magnetisierungskennlinien von 6a–b, d. h. der Induktion B gegenüber dem Magnetfeld H, deuten. Hartmagnetische Materialien haben einen Hystereseverlauf, der eine große Fläche einschließt, wohingegen weichmagnetische Materialien einen schlanken Hystereseverlauf aufweisen, der eine relativ kleine Fläche einschließt. Wenn man die magnetische Erregung, d. h. das Magnetfeld H, abschaltet, so stellt sich eine remanente Induktion BR (Remanenz) ein. Die Steigung der B(H)-Kurve in diesem Punkt repräsentiert die wirksame Permeabilität des Materials. Bei weichmagnetischen Materialien ist die Steigung relativ steil, bei hartmagnetischen Materialien ist sie relativ flach.This can also be easily determined using the magnetization characteristics of 6a-b , ie the induction B with respect to the magnetic field H, indicate. Hard magnetic materials have a hysteresis course that includes a large area, whereas soft magnetic materials have a slim hysteresis course that includes a relatively small area. If the magnetic excitation, ie the magnetic field H, is switched off, a remanent induction B R (remanence) occurs. The slope of the B (H) course ve in this point represents the effective permeability of the material. The slope is relatively steep for soft magnetic materials, and relatively flat for hard magnetic materials.

Typische weichmagnetische Materialien sind Nickel (Ni) und Permalloy (NiFe). Eisen ist im geglühten Zustand ein Weichmagnet, wird aber gewalzt zum Permanentmagneten.typical Soft magnetic materials are nickel (Ni) and permalloy (NiFe). Iron is in the annealed condition a soft magnet, but is rolled into a permanent magnet.

Es wird deutlich, dass sich weichmagnetische und hartmagnetische Materialien im wesentlichen nicht so sehr in der Remanenz sondern vielmehr in der Koerzitivfeldstärke HC unterscheiden, für die gilt, B(HC) = 0 .It becomes clear that soft magnetic and hard magnetic materials differ essentially not so much in remanence but rather in the coercive field strength H C , for which B (H C ) = 0 applies.

Ist die Koerzitivfeldstärke des jeweiligen Materials groß, so ist die Hystereseschleife breit und es handelt sich um ein hartmagnetisches Material (um einen Hartmagneten). Die Remanenz eines Weichmagneten kann unter Umständen auch sehr groß sein, wobei sich die Remanenz durch mechanische Spannungen in dem Material beeinflussen lässt. Die Remanenz von Nickel nimmt beispielsweise mit einer steigenden Zugspannung in Magnetisierungsrichtung ab, jene von Permalloy hingegen zu.is the coercive field strength of the respective material large, so the hysteresis loop is wide and it is a hard magnetic Material (around a hard magnet). The remanence of a soft magnet can in certain circumstances also be very big where the remanence is due to mechanical stresses in the material can be influenced. The remanence of nickel, for example, increases with an increasing Tensile stress in the direction of magnetization, but that of Permalloy to.

Bei der vorliegenden Erfindung sollte bezüglich der Magnetfeldausrichtungsanordnung beachtet werden, dass sich die Magnetfeldausrichtungsanordnung im wesentlichen ausschließlich auf die Verwendung weichmagnetischer, hochpermeabler Materialien zur Herstellung von Magnetfeldkonzentrationseinrichtun gen für integrierte Schaltkreise bezieht, die Magnetfeldsensorelemente beinhalten.at The present invention should relate to the magnetic field alignment arrangement it should be noted that the magnetic field alignment arrangement in the essential exclusively on the use of soft magnetic, highly permeable materials for the production of magnetic field concentration devices for integrated Circuitry that includes magnetic field sensor elements.

Im folgenden wird nun Bezug nehmend auf 1 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Magnetfeldsensoreinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.The following will now refer to 1 a first preferred embodiment of a magnetic field sensor device 10 according to the present invention.

Die Magnetfeldsensoreinrichtung von 1 weist ein einteiliges Substrat 12 auf, wobei in dem Substrat 12 ein erstes und ein zweites Magnetfeldsensorelement 14, 16 in einem vorbestimmten Abstand A vorzugsweise symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Substrats und/oder des Anschlussleitungsrahmens (Leadframe) angeordnet sind. An dem Halbleitersubstrat 12 mit den Magnetfeldsensorelementen 14, 16 ist eine Schicht 18 aus einem weichmagnetischen (permeablen) Material angebracht, wobei, wie in 1 dargestellt ist, beispielsweise eine Klebstoffschicht 20 zur mechanischen Verbindung des Halbleitersubstrat 12 mit der permeablen Schicht 18 vorgesehen ist. Wie in 1 ferner dargestellt ist, kann die Magnetfeldsensoreinrichtung bestehend aus dem Substrat 12 mit den Magnetfeldsensorelementen 14, 16 und der weichmagnetischen Schicht 18 auf einem konventionellen (nicht-magnetischen) Anschlussleitungsrahmen 22 angeordnet sein, wobei der Anschlussleitungsrahmen 22 beispielsweise mittels einer Hart- oder Weichlot-Schicht 24 mit der Magnetfeldsensoreinrichtung 10 verbunden sein kann.The magnetic field sensor device from 1 has a one-piece substrate 12 on, being in the substrate 12 a first and a second magnetic field sensor element 14 . 16 are arranged at a predetermined distance A, preferably symmetrically to an axis of symmetry of the substrate and / or the lead frame. On the semiconductor substrate 12 with the magnetic field sensor elements 14 . 16 is a layer 18 made of a soft magnetic (permeable) material, whereby, as in 1 is shown, for example an adhesive layer 20 for mechanical connection of the semiconductor substrate 12 with the permeable layer 18 is provided. As in 1 is also shown, the magnetic field sensor device consisting of the substrate 12 with the magnetic field sensor elements 14 . 16 and the soft magnetic layer 18 on a conventional (non-magnetic) lead frame 22 be arranged, the lead frame 22 for example by means of a hard or soft solder layer 24 with the magnetic field sensor device 10 can be connected.

Die in 1 dargestellte Magnetfeldsensoreinrichtung kann nun beispielsweise nach einer Anschlusskontaktierung der integrierten Schaltung 12 beispielsweise mittels Bonddrähten (nicht gezeigt) mit dem Anschlussleitungsrahmen 22 mit einer Vergussmasse 26 versehen werden, die dann beispielsweise auch als Sensorgehäuse wirksam ist, und die durch die gestrichelt gezeichnete Umfangslinie 26 schematisch in 1 dargestellt ist.In the 1 The magnetic field sensor device shown can now, for example, after making contact with the integrated circuit 12 for example by means of bond wires (not shown) with the lead frame 22 with a potting compound 26 be provided, which is then also effective, for example, as a sensor housing, and the dashed circumferential line 26 schematically in 1 is shown.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 10 erläutert.In the following the functioning of the in 1 shown magnetic field sensor device according to the invention 10 explained.

Wie in 1 dargestellt ist, ist das Substrat 12 der Magnetfeldsensoreinrichtung 10 vorzugsweise einteilig ausgeführt, wobei das erste, in das Substrat 12 integrierte Magnetfeldsensorelement 14 zur Erfassung einer senkrecht auf das erste Magnetfeldsensorelement 14 wirkenden, ersten (statischen oder dynamischen) Magnetfeldkomponente H1 vorgesehen ist, und das zweite, in das Substrat 12 integrierte Magnetfeldsensorelement 14 zur Erfassung einer senkrecht auf das zweite Magnetfeldsensorelement 14 wirkenden, zweiten statischen Magnetfeldkomponente H2 vorgesehen ist, wobei das erste Magnetfeldsensorelement 14 und das zweite Magnetfeldsensorelement 16 voneinander um den vorbestimmten Abstand A beabstandet sind. Der vorbestimmte Abstand A ist dabei vorzugsweise so eingestellt, dass die erste und die zweite Magnetfeldkomponente H1, H2 möglichst steil und im Idealfall senkrecht die Magnetfeldsensorelemente durchdringen, so dass die Magnetfeldkomponenten H1, H2 im Idealfall parallel aber entgegengesetzt zueinander verlaufen, wie dies in 1 beispielhaft dargestellt ist.As in 1 is shown is the substrate 12 the magnetic field sensor device 10 preferably made in one piece, the first being in the substrate 12 integrated magnetic field sensor element 14 to detect a perpendicular to the first magnetic field sensor element 14 acting, first (static or dynamic) magnetic field component H 1 is provided, and the second, in the substrate 12 integrated magnetic field sensor element 14 to detect a perpendicular to the second magnetic field sensor element 14 acting, second static magnetic field component H 2 is provided, the first magnetic field sensor element 14 and the second magnetic field sensor element 16 are spaced from each other by the predetermined distance A. The predetermined distance A is preferably set such that the first and the second magnetic field components H 1 , H 2 penetrate the magnetic field sensor elements as steeply as possible and ideally perpendicularly, so that the magnetic field components H 1 , H 2 ideally run parallel but opposite to each other, such as this in 1 is shown as an example.

Diese Ausrichtung der ersten und zweiten Magnetfeldkomponente H1, H2 zueinander, d. h. wie die beiden Magnetfeldkomponenten H1, H2 das Substrat 12 durchdringen, wird vor allem durch die weichmagnetische Schicht 18 bewirkt, die als eine sogenannte Magnetfeldausrichtungsanordnung zum Ausrichten der zu erfassenden ersten und zweiten Magnetfeldkomponente H1, H2 bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements 14, 16 vorgesehen ist. Wie bereits angegeben, weist die Magnetfeldausrichtungsanordnung 18 vorzugsweise eine Schicht aus einem permeablen Material auf, die beide Magnetfeldsensorelemente (14, 16) überdeckt und parallel zum Substrat (12) angeordnet ist.This alignment of the first and second magnetic field components H 1 , H 2 relative to one another, ie, like the two magnetic field components H 1 , H 2, the substrate 12 penetrate, especially through the soft magnetic layer 18 causes the so-called magnetic field alignment arrangement for aligning the first and second magnetic field components H 1 , H 2 to be detected with respect to the first and second magnetic fields sorelements 14 . 16 is provided. As previously stated, the magnetic field alignment arrangement 18 preferably a layer made of a permeable material, the two magnetic field sensor elements ( 14 . 16 ) covered and parallel to the substrate ( 12 ) is arranged.

Der Begriff „überdeckt" soll im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass die Schicht 18 aus einem permeablen Material, die an dem Substrat 12 unterhalb (oder auch oberhalb) und parallel zu den Magnetfeldsensorelementen 14, 16 angeordnet ist, vorzugsweise eine laterale Ausdehnung aufweist, die zumindest der zur Substratebene senkrechten Projektion der einander entfernten Seiten der Magnetfeldsensorelemente entspricht, so dass möglichst viele bzw. möglichst alle Magnetfeldlinien, die die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 durchdringen, auch in die Schicht 18 gelangen.In the context of the present invention, the term “covered” is intended to mean that the layer 18 made of a permeable material attached to the substrate 12 below (or also above) and parallel to the magnetic field sensor elements 14 . 16 is arranged, preferably has a lateral extent which corresponds at least to the projection of the sides of the magnetic field sensor elements that are at a right angle to the substrate plane, so that as many or as possible all magnetic field lines that the magnetic field sensor elements 14 . 16 penetrate even into the layer 18 reach.

Es wird deutlich, dass das Substrat 12 vorzugsweise ein einteiliges Substrat aus einem Halbleitermaterial ist, wobei das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement 14, 18 durch einen ersten und zweiten aktiven Halbleiterbereich in dem Substrat 12 definiert sind. Der aktive Halbleiterbereich kann beispielsweise ein integrierter, flächiger Hallbereich oder auch ein integrierter Gate-Bereich eines MAG-FET sein, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebige halbleiterbasierte Magnetfeldsensorelemente zur Erfassung der vertikalen Komponenten der Magnetfeldkomponenten H1, H2 eingesetzt werden können.It is clear that the substrate 12 is preferably a one-piece substrate made of a semiconductor material, the first and the second magnetic field sensor element 14 . 18 through first and second active semiconductor regions in the substrate 12 are defined. The active semiconductor region can be, for example, an integrated, flat Hall region or also an integrated gate region of a MAG-FET, any semiconductor-based magnetic field sensor elements for detecting the vertical components of the magnetic field components H 1 , H 2 being able to be used in the context of the present invention.

Wie in 1 dargestellt ist, ist die weichmagnetische (permeable) Schicht 18 vorzugsweise im Bereich der sogenannten Chip-Insel des Anschlussleitungsrahmens 22 gebildet, wobei die Chip-Insel des Anschlussleitungsrahmens 22 den Bereich auf dem Anschlussleitungsrahmen 22 angibt, auf dem sich das Substrat 12 nach einer mechanischen Befestigung befindet und beispielsweise mittels Bondverbindungen mit vorgegebenen Bereichen, z. B. verschiedenen Anschlussstiften (pins), des Anschlussleitungsrahmens 22 verbunden ist. Die Magnetfeldausrichtungsanordnung in Form der weichmagnetischen Schicht 18 ist ausgebildet, um die Magnetfeldkomponenten geeignet zu leiten und auch zu bündeln, um damit die erste Magnetfeldkomponente H1 möglichst steil bzw. möglichst senkrecht auf das erste Magnetfeldsensorelement 14 und die zweite Magnetfeld komponente H2 möglichst steil bzw. möglichst senkrecht auf das zweite Magnetfeldsensorelement 16 auszurichten und vorzugsweise auch zu konzentrieren, um dadurch eine Erhöhung der magnetischen Flussdichte durch die Magnetfeldsensorelemente 14, 18 zu erreichen. Dadurch wird der wirksame (senkrechte) Anteil der zu erfassenden Magnetfeldkomponenten erhöht, wodurch auch die Empfindlichkeit der gesamten Magnetfelderfassungsanordnung gesteigert wird.As in 1 is shown is the soft magnetic (permeable) layer 18 preferably in the area of the so-called chip island of the connection lead frame 22 formed, the chip island of the lead frame 22 the area on the lead frame 22 indicates on which the substrate 12 after mechanical attachment and for example by means of bond connections with predetermined areas, for. B. various connection pins (pins) of the connection lead frame 22 connected is. The magnetic field alignment arrangement in the form of the soft magnetic layer 18 is designed to suitably conduct and also bundle the magnetic field components so that the first magnetic field component H1 is as steep as possible or as perpendicular as possible to the first magnetic field sensor element 14 and the second magnetic field component H2 as steep as possible or as perpendicular as possible to the second magnetic field sensor element 16 align and preferably also concentrate, thereby increasing the magnetic flux density through the magnetic field sensor elements 14 . 18 to reach. This increases the effective (vertical) proportion of the magnetic field components to be detected, which also increases the sensitivity of the entire magnetic field detection arrangement.

Die weichmagnetische Schicht 18 von 1 ist erfindungsgemäß vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das einerseits eine möglichst hohe relative Permeabilitätszahl μr (μr >> 1, μr ≅ 1.000 – 200.000) aufweist, und das andererseits eine möglichst kleine magnetische Hysterese (Koerzitivfeldstärke, z. B. HC ≅ 0,01 A/cm) aufweist. Wie in 1 dargestellt ist, enthält das Substrat 12, das vorzugsweise ein Substrat einer integrierten Schaltung ist, zwei Magnetfeldsensorelemente 14, 16, die beispielsweise als konventionelle Hallsensorelemente oder MAG-FETs ausgeführt sind, auf, wobei die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 jeweils ein Ausgangssignal bereitstellen monoton mit jener Komponente der magnetischen Flussdichte ansteigt, die senkrecht auf die Substratoberfläche auftrifft. Die Ausgangssignale werden beispielsweise an eine Signalweiterverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt in 1), die auch auf dem Substrat 12 integriert oder angeordnet sein kann, zur Weiterverarbeitung zugeführt. Wenn das erste Magnetfeldsensorelement 14, z. B. eine erste Hallsonde, beispielsweise eine positive Ausgangsspannung liefert, so liefert das zweite Magnetfeldsensorelement 16, z. B. eine zweite Hallsonde, eine entsprechende, negative Ausgangsspannung, da das erste und zweite Magnetfeldsensorelement 14, 16 im wesentlichen identisch ausgeführt sind und die erste und zweite Magnetfeldkomponente H1, H2 das erste und zweite Magnetfeldsensorelement 14, 16 entgegengesetzt durchdringen.The soft magnetic layer 18 of 1 According to the invention, it is preferably made of a material which on the one hand has the highest possible relative permeability μr (μr >> 1, μr ≅ 1,000-200,000) and on the other hand the smallest possible magnetic hysteresis (coercive field strength, e.g. H C ≅ 0, 01 A / cm). As in 1 is shown contains the substrate 12 , which is preferably a substrate of an integrated circuit, two magnetic field sensor elements 14 . 16 , which are designed, for example, as conventional Hall sensor elements or MAG-FETs, with the magnetic field sensor elements 14 . 16 each provide an output signal that rises monotonically with that component of the magnetic flux density that strikes the substrate surface perpendicularly. The output signals are sent to a signal processing device (not shown in FIG 1 ), which is also on the substrate 12 can be integrated or arranged, fed for further processing. If the first magnetic field sensor element 14 , e.g. B. supplies a first Hall probe, for example a positive output voltage, then supplies the second magnetic field sensor element 16 , e.g. B. a second Hall probe, a corresponding, negative output voltage, since the first and second magnetic field sensor element 14 . 16 are essentially identical and the first and second magnetic field components H 1 , H 2, the first and second magnetic field sensor elements 14 . 16 penetrate in the opposite direction.

Mittels der weiteren Signalverarbeitungseinrichtung, die der Magnetfeldsensoreinrichtung 10 zugeordnet ist, wird die Dif ferenz dieser beiden Ausgangssignale des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements 14, 16 gebildet, wobei dies vorteilhafterweise einer Verdopplung des Ausgangssignals eines einzelnen Magnetfeldsensorelements entspricht. Es sollte natürlich offensichtlich sein, dass das erste und zweite Magnetfeldsensorelement 14, 16 auch so verschaltet sein können, dass der gleiche Effekt bezüglich der Ausgangsspannungen mittels einer Addition der einzelnen Ausgangsspannungen der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 erreicht wird.By means of the further signal processing device, that of the magnetic field sensor device 10 is assigned, the difference of these two output signals of the first and second magnetic field sensor elements 14 . 16 formed, which advantageously corresponds to a doubling of the output signal of an individual magnetic field sensor element. It should of course be obvious that the first and second magnetic field sensor elements 14 . 16 can also be connected in such a way that the same effect with regard to the output voltages by adding the individual output voltages of the magnetic field sensor elements 14 . 16 is achieved.

Ferner sollte beachtet werden, dass in der Praxis häufig ungünstige homogene Hintergrund- bzw. Störmagnetfelder auf die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 wirken. Diese Störmagnetfelder erzeugen aber im allgemeinen in beiden Magnetfeldsensorelementen 14, 16 Ausgangsstörsignale mit gleicher Polarität. Aus diesem Grund wird erreicht, dass sich diese eingestreuten Störsignale im Zuge der weiteren Signalverarbeitung der Ausgangssignale der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 infolge der Differenzbildung im wesentlichen aufheben. Falls die beiden Magnetfeldsensorelemente 14, 16 so verschaltet sind, dass die Ausgangssignale addiert werden, erzeugen die Störfelder Ausgangssignale mit einer entgegengesetzten Polarität, so dass eine Addition der Ausgangssignale zu einer Auslöschung dieser störenden Signalen in dem addierten Gesamtausgangssignal führt.It should also be noted that in practice often unfavorable homogeneous background or interference magnetic fields on the magnetic field sensor elements 14 . 16 Act. However, these interference magnetic fields generally generate in both magnetic field sensor elements 14 . 16 Output interference signals with the same polarity. For this reason it is achieved that these interfering interference signals occur in the course of further signal processing of the output signals of the magnetic field sensor elements 14 . 16 essentially due to the difference formation to lift. If the two magnetic field sensor elements 14 . 16 are interconnected so that the output signals are added, the interference fields generate output signals with an opposite polarity, so that an addition of the output signals leads to an extinction of these interfering signals in the added total output signal.

Dieses im vorhergehenden ausführliche beschriebene differentielle Prinzip zum Betreiben der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 10 realisiert somit eine äußerst wirksame Unterdrückung von Störfeldern.This differential principle described in detail above for operating the magnetic field sensor device according to the invention 10 thus realizes an extremely effective suppression of interference fields.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße, vertikale, integrierte, differentielle Magnetfelderfassungseinrichtung 10, die in dem Gehäuse 26 untergebracht ist und einen nicht-magnetischen (konventionellen) Anschlussleitungsrahmen 22 und die zusätzliche permeable Schicht 18 aufweist, die als Magnetfeldausrichtungsanordnung wirksam ist, weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann die Dicke der weichmagnetischen Schicht 18, die beispielsweise durch ein Weicheisenblech ausgeführt ist, unabhängig von der Dicke des Anschlussleitungsrahmens 22 gewählt werden. Falls die weichmagnetische Schicht 18 beispielsweise in Form eines Weicheisenblechs eine erhebliche Dicke von beispielsweise mehr als 50 μm aufweist, kann die Schicht 18 mittels Klebe- oder Lötverfahren in einem ersten Arbeitsschritt auf den Anschlussleitungsrahmen 22 aufgebracht werden. Erst danach wird das Substrat 12 mit den aktiven Magnetfeldsensorelementen 14, 16 und einer optionalen Auswerteschaltung (nicht gezeigt in 1) auf diesen Verbund befestigt.In the 1 shown vertical, integrated, differential magnetic field detection device according to the invention 10 that in the housing 26 is housed and a non-magnetic (conventional) lead frame 22 and the additional permeable layer 18 which acts as a magnetic field alignment arrangement has a number of advantages. So the thickness of the soft magnetic layer 18 , which is carried out for example by a soft iron sheet, regardless of the thickness of the lead frame 22 to get voted. If the soft magnetic layer 18 for example in the form of a soft iron sheet has a considerable thickness of, for example, more than 50 μm, the layer can 18 by means of adhesive or soldering in a first step on the lead frame 22 be applied. Only then will the substrate 12 with the active magnetic field sensor elements 14 . 16 and an optional evaluation circuit (not shown in 1 ) attached to this composite.

Falls die permeable Schicht 18 eine größere Dicke, d. h. ein dickeres weichmagnetisches Material, aufweist, kann in diesem Fall beispielsweise ein FeSi-Material eingesetzt werden, das jedoch stark korrosive Eigenschaften aufweist. Da die Schicht 18 aber vollständig mit der Vergussmasse 24 umgeben wird und somit keinen schädlichen Umgebungseinflüssen mehr ausgesetzt ist, kann dieses FeSi-Material für die Schicht 18 eingesetzt werden.If the permeable layer 18 a greater thickness, ie a thicker soft magnetic material, can be used in this case, for example, an FeSi material, but which has strong corrosive properties. Because the layer 18 but completely with the sealing compound 24 is surrounded and is therefore no longer exposed to any harmful environmental influences, this FeSi material can be used for the layer 18 be used.

Falls das weichmagnetische Material der Schicht 18 jedoch relativ dünn ist, so kann die Schicht 18 galvanisch oder durch diverse unterschiedliche Dünnschichttechniken, z. B. Sputtern, sowohl auf den Anschlussleitungsrahmen 22 und/oder auch auf die Unterseite des Substrats 12 mittels einer Rückseitenbearbeitung eines Halbleiterwafers aufgebracht werden, wobei üblicherweise diejenige Vorgehensweise zur Herstellung der Schicht 18 gewählt wird, mit der günstigere Herstellungskosten für die Magnetfelderfassungseinrichtung 10 erreicht werden können.If the soft magnetic material of the layer 18 However, the layer is relatively thin 18 galvanically or through various different thin-film techniques, e.g. B. sputtering, both on the lead frame 22 and / or also on the underside of the substrate 12 can be applied by means of a backside processing of a semiconductor wafer, usually the procedure for producing the layer 18 is chosen with the more favorable manufacturing costs for the magnetic field detection device 10 can be achieved.

Bei dünner ausgeführten weichmagnetischen Schichten 18 eignet sich beispielsweise ein Ni-Material oder auch ein NiCoFe-Material, die vorteilhafterweise galvanisiert aufgebracht werden können.In the case of thinner soft magnetic layers 18 For example, a Ni material or a NiCoFe material is suitable, which can advantageously be applied in a galvanized manner.

Der in 1 dargestellte Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 10 mit dem konventionellen nicht-magnetischen Anschlussleitungsrahmen 22, wobei zwischen dem Anschlussleitungsrahmen 22 und dem Substrat 12 die zusätzliche weichmagnetische Schicht 18 eingefügt ist, ist also dahingehend äußerst vorteilhaft, dass man herkömmliche Kontaktierungstechniken anwenden kann, da bewährte Materialien für den Anschlussleitungsrahmen 22 verwendet werden können. Darüber hinaus ist aus der obigen Beschreibung deutlich geworden, dass es ohne weiteres möglich ist, die jeweiligen Dicken der weichmagnetischen Schicht 18 und des Anschlussleitungsrahmens 22 unterschiedlich auszugestalten, wodurch die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung 10 an die unterschiedlichsten Randbedingungen angepasst werden kann.The in 1 shown construction of the magnetic field sensor device according to the invention 10 with the conventional non-magnetic lead frame 22 , being between the lead frame 22 and the substrate 12 the additional soft magnetic layer 18 is inserted, it is extremely advantageous in that you can use conventional contacting techniques, as proven materials for the lead frame 22 can be used. In addition, it has become clear from the above description that the respective thicknesses of the soft magnetic layer are readily possible 18 and the lead frame 22 To design differently, whereby the magnetic field sensor device according to the invention 10 can be adapted to the most diverse boundary conditions.

Die Dicke der permeablen Schicht sollte so groß sein, dass die magnetische Induktion im Material einen höchstzulässigen Wert nicht überschreitet. Der höchstzulässige Wert kann beispielsweise die Sättigungsinduktion sein oder bereits eine kleinere Induktion, bei der die Nichtlinearität B(H) bereits unzulässig groß für die Performance des Gesamtsystems ist. Die Berechnung der Induktion im Materialinneren ist für diesen Fall eines offenen Magnetkreises eine feldtheoretische Aufgabe und muss im allgemeinen mittels einer Finite-Elemente-Simulation durchgeführt werden.The Thickness of the permeable layer should be so large that the magnetic Induction in the material has a maximum permissible value does not exceed. The maximum allowable value can for example the saturation induction be or already a smaller induction where the non-linearity B (H) already inadmissible great for performance of the overall system. The calculation of the induction inside the material is for this case of an open magnetic circuit is a field theoretical task and must generally be carried out using a finite element simulation.

Bezüglich der obigen Beschreibung der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sollte beachtet werden, dass es natürlich auch möglich ist, die weichmagnetische Schicht 18 auf der Unterseite des Anschlussleitungsrahmens 22, d. h. auf der dem Substrat 12 abgewandten Seite des Anschlussleitungsrahmens 22, anzubringen.With regard to the above description of the magnetic field sensor device according to the invention 10 According to the first embodiment, it should be noted that it is of course also possible to use the soft magnetic layer 18 on the underside of the lead frame 22 , ie on the substrate 12 opposite side of the lead frame 22 to attach.

Durch diese optionale Anordnung der Schicht 18 erhöht sich jedoch der sich ergebende Luftspalt, wobei die Ausbildung ei nes Luftspalts im folgenden anhand der in 2 und 3 gezeigten, weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele abhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall noch detailliert erläutert wird. Dadurch geht zwar die Empfindlichkeit gegenüber der in 1 dargestellten Magnetfeldsensoreinrichtung 10 ein wenig zurück, wobei aber andererseits vorteilhaft ist, dass die Kontaktfläche zwischen dem Substrat 12 und dem Anschlussleitungsrahmen 22 von der zusätzlichen weichmagnetischen Schicht 18 unbeeinträchtigt bleibt, so dass sich der Verbindung- bzw. Klebeprozess „Substrat-Auf-Anschlussleitungsrahmen" nicht von den herkömmlich eingesetzten Herstellungsverfahren unterscheidet, und somit herkömmliche Herstellungsverfahren ohne zusätzlichen Aufwand eingesetzt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird als „Luftspalt" der Bereich der Magnetfelderfassungseinrichtung 10 bezeichnet, der von Magnetfeldkomponenten durchdrungen wird, aber kein permeables Material zur Bündelung oder Konzentration der Magnetfeldkomponenten aufweist.This optional arrangement of the layer 18 however, the resulting air gap increases, the formation of an air gap in the following using the in 2 and 3 shown, further invention according to the exemplary embodiments depending on the respective application is explained in detail. As a result, the sensitivity to that in 1 shown magnetic field sensor device 10 a little bit back, but on the other hand it is advantageous that the contact area between the substrate 12 and the lead frame 22 of the additional soft magnetic layer 18 remains unaffected, so that the connection or adhesive process “substrate-on-lead frame” does not differ from the conventionally used manufacturing methods, and thus conventional manufacturing methods can be used without additional effort. In the context of the present description, the area is called the “air gap” the magnetic field detection device 10 referred to, which is penetrated by magnetic field components, but has no permeable material for bundling or concentrating the magnetic field components.

Im folgenden wird nun anhand von 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Magnetfeldsensoreinrichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Es sollte beachtet werden, dass in 2 funktionsgleiche Elemente zu 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wobei auf eine nochmalige Erläuterung dieser Elemente verzichtet wird.The following is now based on 2 a further embodiment of a magnetic field sensor device 30 according to the present invention. It should be noted that in 2 functionally identical elements 1 are denoted by the same reference numerals, with no further explanation of these elements being given.

Wie in 2 dargestellt ist, weist die Magnetfeldsensoreinrichtung 30 wieder ein Substrat 12 mit einem ersten und zweiten darin integrierten Magnetfeldsensorelement 14, 16 auf. Das Substrat 12 mit den Magnetfeldsensorelementen 14, 16 ist beispielsweise wieder mittels einer Klebstoffschicht 20 auf einem Anschlussleitungsrahmen 32 angebracht. Der Anschlussleitungsrahmen 32 weist bei diesem Ausführungsbeispiel ein weichmagnetisches Material auf und ist damit als die Magnetfeldausrichtungsanordnung zum Ausrichten der zu erfassenden ersten und zweiten Magnetfeldkomponente H1, H2 bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldelements 14, 16 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Magnetfelderfassungseinrichtung 30 ist wiederum optional durch eine Vergussmasse 26 verkapselt. Über der in dem Gehäuse untergebrachten Magnetfelderfassungseinrichtung 30 befindet sich ein Primärleiter 34, der aufgrund seines Stromflusses I ein Magnetfeld in Form der (schematisch eingezeichneten) Magnetfeldlinien 36 erzeugt. Die Magnetfeldlinien 36 werden, wie es in 2 dargestellt ist, mittels eines Ringsegments 38 aus einem weichmagnetischen Material und dem Anschlussleitungsrahmen 32 ebenfalls aus einem weichmagnetischen Material geführt.As in 2 is shown, the magnetic field sensor device 30 another substrate 12 with a first and second magnetic field sensor element integrated therein 14 . 16 on. The substrate 12 with the magnetic field sensor elements 14 . 16 is again using an adhesive layer, for example 20 on a lead frame 32 appropriate. The lead frame 32 has a soft magnetic material in this exemplary embodiment and is therefore used as the magnetic field alignment arrangement for aligning the first and second magnetic field components H 1 , H 2 to be detected with respect to the first and second magnetic field elements 14 . 16 intended. The magnetic field detection device according to the invention 30 is again optional with a potting compound 26 encapsulated. Above the magnetic field detection device housed in the housing 30 there is a primary conductor 34 which, due to its current flow I, has a magnetic field in the form of the (schematically drawn) magnetic field lines 36 generated. The magnetic field lines 36 be like it in 2 is shown, by means of a ring segment 38 made of a soft magnetic material and the lead frame 32 also made of a soft magnetic material.

Wie es in 2 dargestellt ist, ist der Anschlussleitungsrahmen 32 aus einem weichmagnetischen Material ausgeführt, um als Magnetfeldausrichtungsanordnung zum Ausrichten der zu erfassenden ersten und zweiten Magnetfeldkomponente H1, H2 bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements 14, 16 wirksam zu sein. Der Anschlussleitungsrahmen 32 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt bzw. weist ein permeables Material auf, das einerseits eine möglichst hohe relative Permeabilitätszahl (μr >> 1; und vorzugsweise μr ≅ 1.000 – 200.000) aufweist, und das andererseits eine möglichst kleine magnetische Hysterese (HC ≅ 0,01 A/cm) aufweist. Wie in 2 dargestellt ist, weist das Substrat 12 zwei herkömmliche Magnetfeldsensorelemente 14, 16 auf, die beispielsweise durch Hallsensorelemente oder MAG-FETs gebildet sind, auf, die jeweils ein Ausgangssignal liefern, das linear proportional zur magnetischen Flussdichte senkrecht auf das Substrat 12 ist. Wenn das erste Magnetfeldsensorelement 14 eine positive Ausgangsspannung liefert, so liefert das zweite Magnetfeldsensorelement 16 bei einer entsprechenden Verschaltung eine negative Ausgangsspannung.Like it in 2 is shown, is the lead frame 32 made of a soft magnetic material to as a magnetic field alignment arrangement for aligning the first and second magnetic field components H 1 , H 2 to be detected with respect to the first and second magnetic field sensor elements 14 . 16 to be effective. The lead frame 32 is preferably made of a material or has a permeable material which, on the one hand, has the highest possible relative permeability number (μr >>1; and preferably μr - 1,000 - 200,000), and on the other hand the smallest possible magnetic hysteresis (H C ≅ 0 , 01 A / cm). As in 2 is shown, the substrate 12 two conventional magnetic field sensor elements 14 . 16 on, which are formed for example by Hall sensor elements or MAG-FETs, each of which provides an output signal that is linearly proportional to the magnetic flux density perpendicular to the substrate 12 is. If the first magnetic field sensor element 14 provides a positive output voltage, so supplies the second magnetic field sensor element 16 with a corresponding connection, a negative output voltage.

Mittels einer weiteren, optional vorgesehenen Signalweiterverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt in 2) in dem Substrat 12 werden nun diese beiden Ausgangssignale kombiniert, beispielsweise durch eine Differenzbildung der Ausgangsspannungen mit entgegengesetzter Polarität, was somit wieder zu einer Verdopplung eines Ausgangssignals eines einzelnen Magnetfeldsensorelements führt. Auch hier werden homogene Hintergrund- bzw. Störmagnetfelder, die auf die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 wirken, und in beiden Magnetfeldsensorelementen Ausgangssignale mit gleicher Polarität erzeugen, mittels einer im Zuge der weiteren Signalverarbeitung durchgeführten Differenzbildung aufgehoben. Dieses differentielle Prinzip zum Betreiben der Magnetfeldsensoreinrichtung 30 realisiert also eine wirksame Unterdrückung von magnetischen Störfeldern.By means of a further, optionally provided signal processing device (not shown in 2 ) in the substrate 12 these two output signals are now combined, for example by forming the difference between the output voltages with opposite polarity, which in turn leads to a doubling of an output signal of an individual magnetic field sensor element. Here too, homogeneous background or interference magnetic fields are applied to the magnetic field sensor elements 14 . 16 act, and in both magnetic field sensor elements generate output signals with the same polarity, canceled by means of a difference carried out in the course of further signal processing. This differential principle for operating the magnetic field sensor device 30 thus realizes an effective suppression of magnetic interference fields.

Der Primärleiter 34 und das ihn ummantelnde Ringsegment 38 aus einem weichmagnetischen Material (z. B. Weicheisen) können bei der in 2 dargestellten Anordnung entweder Teil des Anordnungsgehäuses der Magnetfelderfassungseinrichtung 30 sein, d. h. von dem Halbleitersteller im Zuge des Gehäuseherstellungsprozesses bereits assembliert werden, oder der Primärleiter 34 und das ummantelnde weichmagnetische Ringsegment 38 werden von dem Modulhersteller auf die Gehäuseoberfläche 26 aufgeklebt. Dazu liefert der Halbleiterhersteller beispielsweise eine IC-Anordnung mit der Magnetfeldsensoreinrichtung 30, die in dem Kunststoffgehäuse 26 vergossen ist, wobei der Modulhersteller auf die Gehäuseoberfläche den Primärleiter 34 und dessen permeable Ummantelung 38 beispielsweise durch Aufkleben aufbringt.The primary leader 34 and the ring segment encasing it 38 made of a soft magnetic material (e.g. soft iron) can be used in the 2 shown arrangement either part of the arrangement housing of the magnetic field detection device 30 be, that is already assembled by the semiconductor manufacturer in the course of the package manufacturing process, or the primary conductor 34 and the encasing soft magnetic ring segment 38 are applied by the module manufacturer to the housing surface 26 glued. For this purpose, the semiconductor manufacturer supplies, for example, an IC arrangement with the magnetic field sensor device 30 that are in the plastic case 26 is potted, the module manufacturer on the housing surface the primary conductor 34 and its permeable casing 38 for example by sticking.

Es ist aber beispielsweise auch möglich Referenzmarkierungen an der Oberseite des Gehäuses 26 anzubringen, die eine möglichst exakte laterale Positionierung des Primärleiters 34 bezüglich des Gehäuses 26 und damit bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements 14, 18 erleichtern. Darüber hinaus können vorteilhafterweise auch farbige Markierungen, Ritzungen, Nuten oder andere reliefförmige oder optischer Strukturierungen an der Gehäuseoberseite, an der Gehäuseunterseite und/oder an den Gehäuseseitenflächen vorgesehen werden, die eine exakte Positionierung des Primärleiters 34 bezüglich der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 vereinfachen, bzw. um das IC-Gehäuse bezüglich weiterer Teile eines Magnetkreises definiert positionieren zu können.However, reference markings on the top of the housing are also possible, for example 26 to attach the most exact lateral positioning of the primary conductor 34 regarding the housing 26 and thus with respect to the first and second magnetic field sensor elements 14 . 18 facilitate. In addition, colored markings, scratches, grooves or other relief-shaped or optical structures can advantageously also be provided on the upper side of the housing, on the lower side of the housing and / or on the side surfaces of the housing, which enable the primary conductor to be positioned exactly 34 regarding the magnetic field sensor elements 14 . 16 simplify, or to be able to position the IC housing in relation to other parts of a magnetic circuit.

Die wirksamen Magnetfeldkomponenten auf die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 berechnen sich gemäß dem Durchflutungssatz, wobei entlang des eingezeichneten Integrationswegs 40 integriert wird: B/μ0·(g/2)·2 = I The effective magnetic field components on the magnetic field sensor elements 14 . 16 are calculated according to the flow rate, taking along the integration path shown 40 is integrated: B / μ 0 · (G / 2) · 2 = I

Dabei wurde angenommen, dass die relative Permeabilitäten der permeablen Ummantelung und der Schicht 32 so groß sind, dass die im Inneren dieser Teile verlaufenden Anteile des Integrationswegs gegenüber dem Luftspaltanteil vernachlässigt werden dürfen. Der Gesamtluftspalt g (= 2·g/2) ist dabei auf die absolut notwendigen Abmessungen minimiert worden, d. h. einerseits die Dicke des Substrats 12, die Dicke der Vergussmasse 26 oberhalb der Oberfläche des Substrats 12 und die Dicke der Klebstoffschicht 20. Die Dicke des Substrats 12 kann beispielsweise bis auf 150 μm reduziert werden, die Dicke der Vergussmasse 24 oberhalb der Oberfläche des Substrats 12 kann ebenfalls auf etwa 150 μm reduziert werden, so dass sich bei einer Vernachlässigung der Dicke der Klebstoffschicht 20 ein „Gesamtluftspalt" von lediglich 0,6 mm ergibt. Dies führt im Vergleich zu herkömmlichen Stromsensoreinrichtungen aufgrund des verringerten Luftspalts zu einer deutlichen Erhöhung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Magnetfelderfassungseinrichtung 30.It was assumed that the relative permeabilities of the permeable jacket and the layer 32 are so large that the parts of the integration path running inside these parts can be neglected compared to the air gap part. The total air gap g (= 2 · g / 2) has been minimized to the absolutely necessary dimensions, ie on the one hand the thickness of the substrate 12 , the thickness of the sealing compound 26 above the surface of the substrate 12 and the thickness of the adhesive layer 20 , The thickness of the substrate 12 For example, the thickness of the sealing compound can be reduced to 150 μm 24 above the surface of the substrate 12 can also be reduced to approximately 150 μm, so that if the thickness of the adhesive layer is neglected 20 results in a "total air gap" of only 0.6 mm. In comparison to conventional current sensor devices, this leads to a significant increase in the sensitivity of the magnetic field detection device according to the invention due to the reduced air gap 30 ,

Bezüglich der obigen Dimensionierungsangaben ist zu berücksichtigen, dass die Länge des Gesamtluftspalts g kleiner oder gleich als der Abstand A sein sollte, wobei der Abstand A den Mittelabstand der zwei Magnetfeldsensorelemente 14, 16 angibt. Wird diese Beziehung nicht eingehalten, schließen sich die magnetischen Feldlinien 36 in jenem Raumbereich, in dem sich die Vergussmasse 26 über dem Substrat 12 befindet, so dass diese Magnetfeldlinien die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 nicht mehr durchsetzen und damit nicht erfasst werden. Wenn von einem Gesamtluftspalt g = 0,6 mm ausgegangen wird, so ist es durchaus ausreichend, die beiden Magnetfeldsensorelemente in einem Abstand A = 1 mm voneinander entfernt in dem Substrat 12 anzuordnen. Auch für kleinere Gehäuse sind Abstände d = 2,5 mm der beiden Magnetfeldsensorelemente 14, 16 durchaus noch vorteilhaft realisierbar.With regard to the above dimensioning information, it should be taken into account that the length of the total air gap g should be less than or equal to the distance A, the distance A being the center distance of the two magnetic field sensor elements 14 . 16 indicates. If this relationship is not maintained, the magnetic field lines close 36 in the area in which the casting compound is located 26 over the substrate 12 located so that these magnetic field lines are the magnetic field sensor elements 14 . 16 no longer enforce and are therefore not recorded. If a total air gap g = 0.6 mm is assumed, it is quite sufficient to have the two magnetic field sensor elements at a distance A = 1 mm apart in the substrate 12 to arrange. Distances d = 2.5 mm of the two magnetic field sensor elements are also for smaller housings 14 . 16 can still be realized advantageously.

Um eine Sensoranordnung mit der erfindungsgemäßen Magnetfelderfassungseinrichtung 30 zur Erfassung eines statischen und/oder dynamischen Magnetfelds mit einem möglichst kleinen Luftspalt herzustellen, wird also erfindungsgemäß ein weichmagnetischer „Kurzschluss" direkt in das Gehäuse 26 der Magnetfelderfassungseinrichtung 30 mit eingebaut. Dazu wird der Anschlussleitungsrahmen 32, wie in 2 dargestellt, verwendet, der anstelle der üblichen Kupferlegierungen ein permeables Material, wie z. B. Mu-Metall oder Permalloy, aufweist. Die elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien ist ausreichend gut, um sie einerseits als Anschlussleitungsrahmen zu verwenden, wobei diese Materialien andererseits die Magnetfeldlinien 36 möglichst steil bzw. senkrecht auf die Ebene des Substrats 18 zwingen, wodurch die Ausgangssignale der Magnetfeldsensorelemente 14, 16, maximiert werden können. Als Magnetfeldsensorelemente 14, 16 können beispielsweise konventionelle Hallsonden oder MAG-FETs eingesetzt werden, die bekanntermaßen nur die Magnetfeldkomponenten senkrecht zur Ebene des aktiven Bereichs wirksam erfassen.A sensor arrangement with the magnetic field detection device according to the invention 30 In order to produce a static and / or dynamic magnetic field with the smallest possible air gap, a soft magnetic “short circuit” is thus created directly in the housing 26 the magnetic field detection device 30 with built in. For this, the connection lead frame 32 , as in 2 shown, used instead of the usual copper alloys a permeable material, such as. B. Mu metal or permalloy. The electrical conductivity of these materials is good enough to be used as a lead frame on the one hand, and these materials on the other hand the magnetic field lines 36 as steep as possible or perpendicular to the plane of the substrate 18 force, causing the output signals of the magnetic field sensor elements 14 . 16 , can be maximized. As magnetic field sensor elements 14 . 16 For example, conventional Hall probes or MAG-FETs can be used, which are known to effectively only detect the magnetic field components perpendicular to the plane of the active area.

Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Konzepts werden nun einige Dimensionierungsmöglichkeiten bezüglich verschiedener möglicher weichmagnetischer Materialien des Anschlussleitungsrahmens 32 vorgestellt.In order to clarify the concept according to the invention, some dimensioning options with regard to various possible soft magnetic materials of the connection lead frame are now given 32 presented.

Permalloy (78, 5Ni, 3Mo) weist beispielsweise einen spezifischen Widerstand p von 55 μΩcm auf. Mu-Metall 3 (76Ni, 5Cu, 2Cr) weist beispielsweise einen spezifischen Widerstand p von 55–62 μΩcm auf. Ausgehend von einer üblichen Geometrie für die Anschlussstifte eine Anschlussleitungsrahmens 32 aus einem hoch-permeablen Material mit einer Breite von 1 mm, einer Länge von 20 mm und einer Dicke von 0,2 mm ergibt sich ein Widerstand im Bereich von 55–62 mΩ. Dadurch ergibt sich entlang eines Anschlussstiftes des Anschlussleitungsrahmens 32 ein Spannungsabfall, der bei einem Stromfluss von 10 mA niedriger als 1 mV ist.Permalloy (78, 5Ni, 3Mo), for example, has a specific resistance p of 55 μΩcm. Mu metal 3 (76Ni, 5Cu, 2Cr) has, for example, a specific resistance p of 55-62 μΩcm. Starting from a common geometry for the pins, a lead frame 32 a highly permeable material with a width of 1 mm, a length of 20 mm and a thickness of 0.2 mm results in a resistance in the range of 55–62 mΩ. This results in a connection pin of the connection lead frame 32 a voltage drop that is less than 1 mV at a current flow of 10 mA.

Aus der folgenden, experimentell bestimmten Übersicht ergibt sich ferner, dass der Nullpunktfehler durch die Koerzitivfeldstärke HC ausreichend niedrig gehalten werden kann:

Figure 00240001
The following experimentally determined overview also shows that the zero point error can be kept sufficiently low by the coercive field strength H C :
Figure 00240001

Die anhand von 2 ausführlich erläuterte, erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung 30, die äußerst vorteilhaft als Stromsensoreinrichtung einsetzbar ist, weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann mit der in 2 dargestellten Magnetfeldsensoreinrichtung 30 eine sehr hohe Empfindlichkeit erreicht werden, da das verwendete weichmagnetische Material für den Anschlussleitungsrahmen 32 die magnetische Induktion in dem schmalen Luftspalt bündelt, in dem die Magnetfeldkomponenten H1, H2 durch die Magnetfeldsensorelemente 14, 16, z. B. Hallsensorelemente oder MAG-FETs, erfasst werden. Ferner liefert die vorgestellte Magnetfeldsensoreinrichtung 30 eine sehr große Flexibilität bezüglich Stromsensoranwendungen, da man mit der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 30 nahezu beliebige Leiterquerschnittsflächen für den Primärleiter 34 verwenden kann. Dabei hat das weichmagnetische Material den Vorteil, dass man den Querschnitt des Primärleiters 34 im wesentlichen beliebig groß machen kann, ohne dadurch einen größeren Luftspalt in der Magnetfeldsensoreinrichtung 30 in Kauf nehmen zu müssen, da man den Primärleiter 34 nach oben hin im wesentlichen beliebig ausdehnen kann.The based on 2 Magnetic field sensor device according to the invention which has been explained in detail 30 , which can be used extremely advantageously as a current sensor device, has a number of advantages. So with the in 2 shown magnetic field sensor device 30 a very high sensitivity can be achieved because the soft magnetic material used for the lead frame 32 bundles the magnetic induction in the narrow air gap in which the magnetic field components H 1 , H 2 through the magnetic field sensor elements 14 . 16 , e.g. B. Hall sensor elements or MAG-FETs are detected. Furthermore, the presented magnetic field sensor device delivers 30 very great flexibility with regard to current sensor applications, since one can use the magnetic field sensor device according to the invention 30 almost any cross-sectional area for the primary conductor 34 can use. The soft magnetic material has the advantage that the cross section of the primary conductor 34 can make essentially any size, without thereby creating a larger air gap in the magnetic field sensor device 30 have to put up with, since you have the primary conductor 34 can expand upwards essentially as desired.

Anhand von 3 wird nun eine weitere Realisierungs- und Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 50 zur Erfassung eines statischen und/oder dynamischen Magnetfeldes, wie sie in 2 dargestellt wurde, erläutert.Based on 3 is now another implementation and application of the magnetic field sensor device according to the invention 50 to detect a static and / or dynamic magnetic field, as in 2 was explained.

Über der Magnetfeldsensoreinrichtung 50 befindet sich ein Polrad 52, von dem lediglich ein Ausschnitt gezeigt ist. Die unterschiedlichen schraffierten Flächen 52a, 52b des Polrads 52 stellen magnetische Nord- und Südpole einer periodischen permanent-magnetisierten (also hartmagnetischen) Struktur dar. Darüber hinaus sind die Linien 54 des Magnetfelds nahe der Oberfläche des Polrads 52 zu sehen. Sie verlaufen in Luft gerichtet vom magnetischen Nordpol 52a zum magnetischen Südpol 52b der Polradstruktur 52. Die unterschiedlich schraffierten Bereiche sind üblicherweise gleich groß, wobei vorzugsweise der Mittelabstand A der beiden Magnetfeldsensorelemente 14, 16 mit der Breite eines Polbereichs 52a, 52b des Polrads 52 übereinstimmt. Dadurch kann das Polrad 52 in Positionen gedreht werden, wie in 3 gezeigt, in denen das erste Magnetfeldsensorelement 14 eine Magnetfeldkomponente erfasst, die in die Oberfläche des Substrats 12 hineinzeigt, während das zweite Magnetfeldsensorelement 16 eine Magnetfeldkomponente umgekehrter Polarität erfasst, die aus der Oberfläche des Substrats 12 herauszeigt.Above the magnetic field sensor device 50 there is a magnet wheel 52 , of which only a section is shown. The different hatched areas 52a . 52b of the magnet wheel 52 represent magnetic north and south poles of a periodic permanent magnetized (hard magnetic) structure. In addition, the lines 54 of the magnetic field near the surface of the magnet wheel 52 to see. They run in air directed from the magnetic north pole 52a to the magnetic south pole 52b the flywheel structure 52 , The differently hatched areas are usually of the same size, preferably the center distance A of the two magnetic field sensor elements 14 . 16 with the width of a pole area 52a . 52b of the magnet wheel 52 matches. This allows the magnet wheel 52 rotated into positions as in 3 shown, in which the first magnetic field sensor element 14 a magnetic field component is detected in the surface of the substrate 12 points in while the second magnetic field sensor element 16 a magnetic field component of reversed polarity detected from the surface of the substrate 12 out shows.

Durch die Verwendung eines permeablen Materials für den Anschlussleitungsrahmen 32 werden die Magnetfeldlinien so verformt, dass dieselben in einem steileren Winkel und bei einer „unendlich" großen Permeabilitätszahl (theoretisch) in einem rechten Winkel auf den Anschlussleitungsrahmen 32 auftreffen und somit auch die beiden Magnetfeldsensorelemente 14, 16 in einem steileren Winkel, d. h. möglichst senkrecht, durchsetzen. Dadurch werden die Ausgangssignale der beiden Magnet feldsensorelemente 14, 16 vergrößert. Die Länge der Magnetfeldlinien 54 in Luft wird kleiner, weil die Magnetfeldlinien 54 über weite Teile in dem Anschlussleitungsrahmen 32 verlaufen, wodurch es zu einer weiteren Erhöhung der Flussdichte an dem Ort der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 kommt.By using a permeable material for the lead frame 32 the magnetic field lines are deformed in such a way that they are at a steeper angle and at an "infinitely" large permeability number (theoretically) at a right angle to the connecting lead frame 32 hit and thus also the two magnetic field sensor elements 14 . 16 Push through at a steeper angle, ie as vertically as possible. As a result, the output signals of the two magnetic field sensor elements 14 . 16 increased. The length of the magnetic field lines 54 in air gets smaller because of the magnetic field lines 54 over large parts in the connection lead frame 32 run, causing a further increase in the flux density at the location of the magnetic field sensor elements 14 . 16 comes.

Bezüglich der Darstellung in 3 sollte beachtet werden, dass die Magnetfeldlinien 54 nur schematisch eingezeichnet sind und die Abmessungen der Magnetfeldsensoreinrichtung 50 in der Realität in Erstreckungsrichtung des Anschlussleitungsrahmens vorzugsweise um einen Faktor größer als 2 gestreckt sind.Regarding the representation in 3 should be noted that the magnetic field lines 54 are only shown schematically and the dimensions of the magnetic field sensor device 50 in reality in the direction of extension of the connecting lead frame are preferably stretched by a factor greater than 2.

Ferner sollte beachtet werden, dass zur Erfassung der Magnetfeldlinien 54 natürlich auch die Magnetfeldsensoreinrichtung 10 eingesetzt werden kann, wie sie anhand von 1 beschrieben wurde, die einen nicht-magnetischen (konventionellen) Anschlussleitungsrahmen und eine zusätzliche permeable Schicht 18 aufweist, die als Magnetfeldausrichtungsanordnung wirksam ist.It should also be noted that for the detection of the magnetic field lines 54 of course also the magnetic field sensor device 10 can be used as it is based on 1 which has a non-magnetic (conventional) lead frame and an additional permeable layer 18 having an effective magnetic field alignment arrangement.

Wie es in 3 gezeigt ist, lässt sich also die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung 50 auch sehr vorteilhaft als Drehzahl- bzw. Drehwinkel- oder Drehpositions-Sensoreinrichtung in Verbindung mit einem Polrad einsetzen. Bei der in 3 dargestellten Anordnung der Magnetfeldsensoreinrichtung 50 ist es besonders vorteilhaft, dass die Empfindlichkeit des Sensorsystems stark gegenüber im Stand der Technik bekannten Anordnungen erhöht wird, da es durch das permeable Material in dem Anschlussleitungsrahmen 32 (oder entsprechend 1 in der Schicht 18) zu einer Verstärkung der Flussdichte durch eine erhöhte Dichte von Magnetfeldlinien an der Position der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 kommt. Die erhöhte Empfindlichkeit führt darüber hinaus zu einem dementsprechend verbesserten Signal-Zu-Rausch-Abstand des Ausgangssignal und somit schlussendlich zu einem verbesserten Jitter, was bei dem in 3 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel zu einer besseren örtlichen Auflösung der Drehposition des Polrads 52 besser ausgenutzt werden kann.Like it in 3 is shown, the magnetic field sensor device according to the invention can be 50 also very advantageously used as a speed or angle of rotation or rotational position sensor device in connection with a magnet wheel. At the in 3 shown arrangement of the magnetic field sensor device 50 it is particularly advantageous that the sensitivity of the sensor system is greatly increased compared to arrangements known in the prior art, since it is due to the permeable material in the connection lead frame 32 (or accordingly 1 in the shift 18 ) to increase the flux density by increasing the density of magnetic field lines at the position of the magnetic field sensor elements 14 . 16 comes. The increased sensitivity also leads to a correspondingly improved signal-to-noise ratio of the output signal and thus ultimately to an improved jitter, which is the case in FIG 3 Ausfüh shown example of a better local resolution of the rotational position of the magnet wheel 52 can be better exploited.

Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Konzepts wird nun eine kurze Abschätzung vorgenommen, in welchem Umfang sich die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Magnetfeldsensorsystems durch das in die Magnetfeldsensoreinrichtung 50 integrierte weichmagnetische Material in dem Gehäuse 26 erhöht. Die folgende Abschätzung kann entsprechend auch auf die Ausführungsbeispiele von 1 und 2 angewendet werden. Dazu werden rein beispielhaft folgende Größen angenommen:
Abstand des Polrads 52 über der Oberfläche der Vergussmasse 26 der Magnetfeldsensoreinrichtung: d;
Dicke der Vergussmasse 26 über dem Substrat 12: 200 μm;
Dicke des Substrats 12: 220 μm;
Dicke der Klebstoffschicht 20: 5 μm;
Dicke des Anschlussleitungsrahmens 32: 220 μm;
Dicke der Vergussmasse 26 unterhalb des Substrats 12: 250 μm.To clarify the concept according to the invention, a brief estimate is now made of the extent to which the sensitivity of the magnetic field sensor system according to the invention changes in the magnetic field sensor device 50 integrated soft magnetic material in the housing 26 elevated. The following estimate can also be applied to the exemplary embodiments of 1 and 2 be applied. The following sizes are assumed as examples:
Distance of the magnet wheel 52 over the surface of the potting compound 26 the magnetic field sensor device: d;
Casting compound thickness 26 over the substrate 12 : 200 µm;
Thickness of the substrate 12 : 220 µm;
Thickness of the adhesive layer 20 : 5 µm;
Thickness of the lead frame 32 : 220 µm;
Casting compound thickness 26 below the substrate 12 : 250 μm.

Falls der Anschlussleitungsrahmen konventionell, also nicht-magnetisch ausgeführt ist, beträgt die Dicke der Klebestoffschicht, mit der die permeable Schicht 18 beispielsweise in Form eines weichmagnetischen Blechs unter dem Substrat 12 angebracht wird, etwa 30 μm.If the connection lead frame is conventional, that is to say non-magnetic, the thickness of the adhesive layer with which the permeable layer is made 18 for example in the form of a soft magnetic sheet under the substrate 12 is attached, about 30 microns.

Falls der Anschlussleitungsrahmen 32 nicht-magnetisch ist und ein Weicheisenblech auf der Unterseite des Gehäuses 26 geklebt wird, um einen Magnetkreis zu bilden, ist der „Luftspalt", d. h. die Länge der geschlossenen Feldlinien durch beide Magnetfeldsensorelemente 14, 16 in Luft gleich 2·(d + 200 μm + 220 μm + 5 μm + 220 μm + 250 μm + 30 μm) = 2·d + 1,85 μm.If the connection lead frame 32 is non-magnetic and a soft iron sheet on the bottom of the case 26 is glued to form a magnetic circuit is the "air gap", ie the length of the closed field lines through both magnetic field sensor elements 14 . 16 in air equal to 2 · (d + 200 μm + 220 μm + 5 μm + 220 μm + 250 μm + 30 μm) = 2 · d + 1.85 μm.

Falls der Anschlussleitungsrahmen 32 erfindungsgemäß weichmagnetisch ist, bildet sich ein Luftspalt der Länge 2·(d' + 200 μm + 220 μm + 5 μm) = 2·d' + 0,85 μm. Dadurch ist gemäß dem erfindungsgemäßen weichmagnetischen Anschlussleitungsrahmen 32 nunmehr ein um 0,5 mm größerer Abstand zwischen dem Polrad 52 und der Sensor-Gehäuseoberfläche möglich, der üblicherweise für den mechanischen Luftspalt verwendet wird. Wenn beachtet wird, dass übliche Abmessungen für einen mechanischen Luftspalt 1,5 mm bis 2 mm betragen, so bedeutet eine mögliche Luftspalterhöhung von 0,5 mm bei gleichbleibender Empfindlichkeit eine signifikante Erhöhung des mechanischen Luftspalts. Größere mechanische Luftspalte gestatten größer mechanische Fertigungstoleranzen und somit eine kostengünstigere Herstellung und längere Wartungsintervalle von Sensoranordnungen, die die erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen verwenden.If the connection lead frame 32 According to the invention is soft magnetic, an air gap of length 2 · (d '+ 200 μm + 220 μm + 5 μm) = 2 · d' + 0.85 μm is formed. This is in accordance with the soft magnetic connection lead frame according to the invention 32 now a distance of 0.5 mm between the magnet wheel 52 and the sensor housing surface, which is usually used for the mechanical air gap. If it is taken into account that the usual dimensions for a mechanical air gap are 1.5 mm to 2 mm, then a possible air gap increase of 0.5 mm with a constant sensitivity means a significant increase in the mechanical air gap. Larger mechanical air gaps allow greater mechanical manufacturing tolerances and thus more economical manufacture and longer maintenance intervals for sensor arrangements which use the magnetic field sensor devices according to the invention.

Im folgenden wird nun anhand der in 4 und 5a, b dargestellten erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen der erfindungsgemäße Gedanke einer weichmagnetischen (permeablen) Schicht unterhalb des Substrats 12 dahingehend erweitert, dass es unter gewissen Umständen auch sehr vorteilhaft sein kann, alternativ oder zusätzlich eine weichmagnetische Schicht über dem Substrat 12 anzubringen. Mit dem Begriff „über dem Substrat" ist gemeint, dass sich die weichmagnetische Schicht über der Oberfläche des Substrats 12 befinden, in der sich die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 befinden.The following is now based on the in 4 and 5a . b illustrated magnetic field sensor devices according to the invention the idea of a soft magnetic (permeable) layer below the substrate 12 expanded to the effect that under certain circumstances it can also be very advantageous, alternatively or additionally, a soft magnetic layer over the substrate 12 to install. The term “above the substrate” means that the soft magnetic layer is above the surface of the substrate 12 are in which the magnetic field sensor elements 14 . 16 are located.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer weiterer erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 70 weist ein Substrat 12 ein erstes, in das Substrat 12 integriertes Magnetfeldsensorelement 14 und ein zweites, in das Substrat 12 integriertes Magnetfeldsensorelement 16 auf. An dem Substrat 12 verläuft ferner eine Leiterbahn 72. Auf der Oberseite des Substrats 12, d. h. auf der Seite des Substrats 12, in der sich die Magnetfeldsensorelemente 14 und 16 und die Leiterbahn 72 befinden, ist beispielsweise mittels einer Klebstoffschicht 20 eine permeable Schicht 74 angeordnet. Mittels einer Hart- oder Weichlotschicht 24 ist die Unterseite des Substrats 12 mit einem herkömmlichen nicht- magnetischen Anschlussleitungsrahmen 22 verbunden. Ferner ist die Magnetfeldsensoreinrichtung 70 in einer Vergussmasse 26, die als Gehäuse wirksam sein kann, verkapselt. Der in 4 dargestellte Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 70 kann im Vergleich zu dem Aufbau der Magnetfeldsensoreinrichtung 10 von 1 erreicht werden, indem die Montagereihenfolge des Substrats 12 und der permeablen Schicht 18 vertauscht werden.At the in 4 illustrated embodiment of a further magnetic field sensor device according to the invention 70 has a substrate 12 a first, in the substrate 12 Integrated magnetic field sensor element 14 and a second one, into the substrate 12 Integrated magnetic field sensor element 16 on. On the substrate 12 there is also a conductor track 72 , On top of the substrate 12 , ie on the side of the substrate 12 , in which the magnetic field sensor elements 14 and 16 and the conductor track 72 are, for example, by means of an adhesive layer 20 a permeable layer 74 arranged. Using a hard or soft solder layer 24 is the bottom of the substrate 12 with a conventional non-magnetic lead frame 22 connected. Furthermore, the magnetic field sensor device 70 in a potting compound 26 that can act as an encapsulated enclosure. The in 4 shown construction of the magnetic field sensor device according to the invention 70 can compared to the structure of the magnetic field sensor device 10 of 1 can be achieved by the mounting order of the substrate 12 and the permeable layer 18 be exchanged.

Eine neue Funktionalität der Magnetfeldsensoreinrichtung 50 wird dann geschaffen, wenn die permeable Schicht 18 das Magnetfeld des stromführenden Leiters 72 auf das erste und zweite Magnetfeldsensorelement 14, 16, die in dem Substrat 12 integriert sind, ausrichten soll. In 4 wird die Richtung des Stromflusses I in der eingezeichneten Leiterbahn 72 in die Zeichenebene hinein oder aus ihr heraus angenommen.A new functionality of the magnetic field sensor device 50 is created when the permeable layer 18 the magnetic field of the live conductor 72 on the first and second magnetic field sensor element 14 . 16 that in the substrate 12 are integrated, should align. In 4 becomes the direction of the current flow I in the drawn conductor track 72 accepted into or out of the plane of the drawing.

Da die permeable Schicht 74 im Gegensatz zu den im Zusammenhang mit den 1-3 dargestellten Ausführungsbeispielen der Magnetfeldsensoreinrichtungen nunmehr keine Aufgabe eines Trägersubstrats übernehmen braucht, kann man beispielsweise auch magnetische Keramikmaterialien für die permeable Schicht 74 verwenden. Diese Materialien weisen eine wesentliche geringere Leitfähigkeit als die bezüglich der obigen Ausführungsbeispiele genannten Materialien auf. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, da sich dadurch weniger Wirbelströme in der permeablen Schicht 74 ergeben, so dass die Verlustleistung verringert werden kann.Because the permeable layer 74 as opposed to those related to the 1 - 3 The illustrated exemplary embodiments of the magnetic field sensor devices no longer have to take on the task of a carrier substrate, for example magnetic ceramic materials can also be used for the permeable layer 74 use. These materials have a significantly lower conductivity than the materials mentioned with regard to the above exemplary embodiments. This is advantageous, for example, since there are fewer eddy currents in the permeable layer 74 result, so that the power loss can be reduced.

Bei dem bezüglich der vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschriebenen, weichmagnetischen Anschlussleitungsrahmen ist die hohe Leitfähigkeit dagegen explizit erwünscht, da der Anschlussleitungsrahmen auch die Anschlüsse für die Versorgungsspannung und Ein-/Ausgangssignale der Magnetfeldsensoreinrichtung bildet. Dieser Aspekt ist aber bei der magnetischen Schicht 74, wie sie in 4 dargestellt ist, auf der Substratoberseite nicht mehr wesentlich und kann somit in Hinblick auf Hochfrequenzeigenschaften, kleine Wirbelstromverluste, usw. optimiert werden. Insbesondere kann die weichmagnetische Schicht somit auch in Form eines Magnetkeramikmaterials ausgeführt sein.In the case of the soft-magnetic connecting lead frame described in relation to the previous exemplary embodiments, however, the high conductivity is explicitly desired, since the connecting lead frame also forms the connections for the supply voltage and input / output signals of the magnetic field sensor device. But this aspect is with the magnetic layer 74 as in 4 is no longer essential on the upper side of the substrate and can thus be optimized with regard to high-frequency properties, small eddy current losses, etc. In particular, the soft magnetic layer can thus also be designed in the form of a magnetic ceramic material.

Definitionsgemäß hat das Substrat 12 eine Oberfläche, in der sich die Bauelemente, d. h. die Magnetfeldsensorelemente 14, 16 und im allgemeinen auch die Kontaktanschlussflächen (Bondpads) befinden. Diese Oberfläche des Substrats 12 wird als dessen Oberseite bezeichnet. Die dieser Seite abgewandte Fläche des Substrats 12 wird als dessen Unterseite bezeichnet.By definition, the substrate 12 a surface in which the components, ie the magnetic field sensor elements 14 . 16 and generally also the contact pads (bond pads). This surface of the substrate 12 is called the top. The surface of the substrate facing away from this side 12 is called its bottom.

Erfindungsgemäß lassen sich auch alle bisher beschriebenen Magnetfeldsensoreinrichtungen auch dann realisieren, wenn man in einem ansonsten nicht magnetischen Gehäuse 26 eine weichmagnetische Schicht 74 auf der Substratoberseite aufbringt. In diesem Fall sollte sich der Stromleiter 34 aus 2 oder das Polrad 52 aus 3 idealerweise natürlich an bzw. unmittelbar vor der Unterseite der Magnetfeldsensoreinrichtung befinden. Diese Variante ist jedoch nicht ganz so vorteilhaft, wie die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, da der Luftspalt D aufgrund der Dicke des Anschlussleitungsrahmens und der Vergussmasse 26 an der Unterseite der Magnetfeldsensoreinrichtung zumeist größer ist als aufgrund der Dicke der Vergussmasse 26 an der Oberseite der Magnetfeldsensoreinrichtung.According to the invention, all of the magnetic field sensor devices described so far can also be implemented if one is in an otherwise non-magnetic housing 26 a soft magnetic layer 74 on the top of the substrate. In this case, the conductor should 34 out 2 or the magnet wheel 52 out 3 ideally, of course, on or immediately in front of the underside of the magnetic field sensor device. However, this variant is not quite as advantageous as the exemplary embodiments described above, since the air gap D is due to the thickness of the connecting lead frame and the casting compound 26 on the underside of the magnetic field sensor device is usually larger than due to the thickness of the sealing compound 26 at the top of the magnetic field sensor device.

Andererseits kann die in 4 dargestellte Magnetfeldsensoreinrichtung 70 auch neue, zusätzliche Funktionalitäten liefern.On the other hand, the in 4 Magnetic field sensor device shown 70 also deliver new, additional functionalities.

4 zeigt also einen Aufbau der Magnetfeldsensoreinrichtung 70, bei der das Halbleitersubstrat 12 (der Halbleiter-Chip) wiederum die vertikalen Magnetfeldsensorelemente 14, 16 sowie die stromführende Leiterbahn 72 enthält. Diese Leiterbahn 72 kann z. B. als die Verdrahtungsebene des Substrats 12 ausgeführt sein. Es kann gewünscht sein, dass die an dem Halbleitersubstrat 12 befindlichen Magnetfeldsensorelemente 14, 16 die Magnetfeldkomponenten detektieren, die durch den Stromfluss in dem Leiter 72 erzeugt werden. Damit lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 70 beispielsweise ein Strommessgerät realisieren. 4 thus shows a structure of the magnetic field sensor device 70 in which the semiconductor substrate 12 (the semiconductor chip) in turn the vertical magnetic field sensor elements 14 . 16 as well as the current conducting track 72 contains. This trace 72 can e.g. B. as the wiring level of the substrate 12 be executed. It may be desirable that the on the semiconductor substrate 12 located magnetic field sensor elements 14 . 16 detect the magnetic field components caused by the current flow in the conductor 72 be generated. This can be done by means of the magnetic field sensor device according to the invention 70 implement a current measuring device, for example.

Die weichmagnetische Schicht 74 über dem Substrat 12 hat dann den Vorteil, dass diese weichmagnetische Schicht 74 die Magnetfeldlinien rund um den Stromleiter 72 führt und das Magnetfeld an dem Ort der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 möglichst vertikal zur Oberfläche des Substrats 12 ausrichtet und darüber hinaus das Magnetfeld dort auch konzentriert, und damit die magnetische Flussdichte in den Magnetfeldsensorelementen 14, 16 verstärkt, wodurch sich auch die Ausgangssignale der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 und damit auch die Empfindlichkeit des Gesamtsystems erhöhen lässt.The soft magnetic layer 74 over the substrate 12 then has the advantage that this soft magnetic layer 74 the magnetic field lines around the conductor 72 leads and the magnetic field at the location of the magnetic field sensor elements 14 . 16 as vertical as possible to the surface of the substrate 12 aligns and also concentrates the magnetic field there, and thus the magnetic flux density in the magnetic field sensor elements 14 . 16 amplified, which also affects the output signals of the magnetic field sensor elements 14 . 16 and thus also increases the sensitivity of the overall system.

Vorteilhaft ist es ferner, die weichmagnetische Schicht 74 nicht unbedingt ganzflächig über die Oberfläche des Substrats 12 anzubringen, d. h. das Substrat 12 vollständig zu bedecken, sondern die weichmagnetische Schicht 74 nur über dem zusammenhängenden Bereich des Stromleiters 72 und der Magnetfeldsensorelemente 14, 16 anzubringen. Diese Anordnung ist bevorzugt, da erfindungsgemäß die weichmagnetischen Schichten nur dann ganzflächig auf dem Substrat 12 ausgeführt sein sollten, wenn diese weichmagnetische Schicht 74 Magnetfelder, die außerhalb des Substrats 12 erzeugt werden, optimal auf die in dem Substrat 12 befindlichen vertikalen Magnetfeldsensorelemente ausrichten soll. Werden die Felder an bzw. in dem Substrat 12 selbst erzeugt, so sind für die erforderliche Richtwirkung kleinere, besser akzentuierte weichmagnetische Schichten 74 erforderlich.It is also advantageous for the soft magnetic layer 74 not necessarily all over the surface of the substrate 12 to attach, ie the substrate 12 to cover completely, but the soft magnetic layer 74 only over the contiguous area of the conductor 72 and the magnetic field sensor elements 14 . 16 to install. This arrangement is preferred since, according to the invention, the soft magnetic layers only then cover the entire surface of the substrate 12 should be executed if this soft magnetic layer 74 Magnetic fields outside the substrate 12 are generated optimally on those in the substrate 12 vertical magnetic field sensor elements located. Are the fields on or in the substrate 12 self-generated, there are smaller, better accentuated soft magnetic layers for the required directivity 74 required.

Anhand der 5a–5b wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtung 90 detailliert erläutert, bei der sowohl oberhalb als auch unterhalb des Substrats 12 eine permeable Schicht angeordnet ist, wobei die permeable Schicht 32 bei der in 5a dargestellten Anordnung durch einen Anschlussleitungsrahmen 32 aus einem permeablen Material und bei der in 5b dargestellten Anordnung aus einer zusätzlichen Schicht 18 zwischen dem Substrat 12 und einem konventionellen nicht-magnetischen Anschlussleitungsrahmen 22 realisiert ist.Based on 5a-5b will now be another embodiment of a magnetic field sensor device according to the invention 90 explained in detail, both above and below the substrate 12 a permeable layer is arranged, the permeable layer 32 at the in 5a arrangement shown by a lead frame 32 made of a permeable material and at the in 5b arrangement shown from an additional layer 18 between the substrate 12 and a conventional non-magnetic lead frame 22 is realized.

Falls sich die Quelle des Magnetfelds am bzw. in dem Substrat 12 beispielsweise als ein Stromfluss durch die Leiterbahn 72 in der Verdrahtungsebene befindet, kann durch die zwei permeablen Schichten, von denen sich eine über der Magnetfeldquelle und die anderen darunter befindet, die magnetische Flussdichte an den beiden Magnetfeldsensorelementen 14, 16 verstärkt und die magnetischen Feldlinien möglichst senkrecht auf die Ebene des Substrats 12 ausgerichtet werden, so dass die Empfindlichkeit der Magnetfeldsensoreinrichtung 90 weiter erhöht werden kann.If the source of the magnetic field is on or in the substrate 12 for example as a current flow through the conductor track 72 located in the wiring plane, the magnetic flux density at the two magnetic field sensor elements can be achieved by the two permeable layers, one of which is located above the magnetic field source and the other below 14 . 16 amplified and the magnetic field lines as perpendicular as possible to the plane of the substrate 12 be aligned so that the sensitivity of the magnetic field sensor device 90 can be further increased.

Es sollte beachtet werden, dass für den Fall, dass der das zu erfassende Magnetfeld erzeugende Stromfluss durch den Anschlussleitungsrahmen (der natürlich ein nicht-magnetisches Material aufweist) fließt, die untere permeable Schicht 18 ebenfalls unterhalb des konventionellen Anschlussleitungsrahmens 22 angebracht werden muss. Dieses Ausführungsbeispiel ist nicht als Figur dargestellt.It should be noted that in the event that the current flow generating the magnetic field to be detected flows through the lead frame (which is of course made of a non-magnetic material), the lower permeable layer 18 also below the conventional connection lead frame 22 must be attached. This embodiment is not shown as a figure.

Falls also der zu erfassende Stromfluss nicht in der Verdrahtungsebene des Substrats 12 fließt, sondern in dem Anschlussleitungsrahmen 22, so muss die permeable Schicht 18 auf die Unterseite des Anschlussleitungsrahmens 22 aufgebracht werden, so dass sich der konventionelle Anschlussleitungsrahmen 22, in dem der zu erfassende Stromfluss und damit das zu erfassende Magnetfeld erzeugt wird, wiederum zwischen den beiden permeablen Schichten 18, 74 befindet. Die Unterseite des Anschlussleitungsrahmens 22 sei dabei definitionsgemäß diejenige Seite, die dem Substrat 12 abgewandt ist.So if the current flow to be detected is not in the wiring plane of the substrate 12 flows, but in the lead frame 22 , the permeable layer 18 on the underside of the lead frame 22 be applied so that the conventional connection lead frame 22 , in which the current flow to be recorded and thus the magnetic field to be recorded is generated, again between the two permeable layers 18 . 74 located. The bottom of the lead frame 22 by definition, be the side facing the substrate 12 is turned away.

Bezüglich der im vorhergehenden dargestellten erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen sollte beachtet werden, dass diese sowohl statische als auch dynamische Magnetfelder erfassen können, wobei die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung auch als eine statische Magnetfeldsensoreinrichtung eingesetzt werden kann, die bei einem statischen Magnetfeld und einer statischen Versorgung ein Ausgangssignal liefert.Regarding the Magnetic field sensor devices according to the invention shown above should be noted that these are both static and dynamic Can detect magnetic fields, the magnetic field sensor device according to the invention can also be used as a static magnetic field sensor device can with a static magnetic field and a static supply provides an output signal.

Als Magnetfeldsensorelemente lassen sich erfindungsgemäß besonders gut sogenannte Hallsensorelemente und MAG-FETs einsetzen, da diese Magnetfeldsensorelemente auch bei einem zeitlich unveränderlichen Magnetfeld und einem konstanten Stromfluss durch das Magnetfeldsensorelement ein Ausgangssignal liefern.As Magnetic field sensor elements can be used according to the invention in particular well use so-called Hall sensor elements and MAG-FETs, as these Magnetic field sensor elements even in the case of a time-invariable one Magnetic field and a constant current flow through the magnetic field sensor element provide an output signal.

Falls als Magnetfeldsensorelemente Hallsensorelemente eingesetzt werden, kann zur Beseitigung eines Offset-Signals der Hallsensorelemente ein Betrieb (Spinning-Current-Betrieb) derselben gewählt werden, bei dem die Hallsensorelemente oftmals dynamisch betrieben werden, d. h. man ändert die Stromflussrichtung durch das Hallsensorelement periodisch, was aber für die prinzipielle Funktion der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen, wie sie im vorhergehenden beschrieben wurden, nicht notwendig ist.If Hall sensor elements are used as magnetic field sensor elements, can be used to eliminate an offset signal from the Hall sensor elements an operation (spinning current operation) of the same can be selected at which the Hall sensor elements are often operated dynamically, d. H. one changes the current flow direction through the Hall sensor element periodically what but for the basic function of the magnetic field sensor devices according to the invention, as described above is not necessary.

Ferner sollte beachtet werden, dass die erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen vor allem auch dann funktionsfähig sind, wenn das weichmagnetische Material der ferromagnetischen Schicht nicht in die Sättigung getrieben wird, d. h. die Nichtlinearität der B(H)-Hysteresekurve des weichmagnetischen Materials für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen nicht ausschlaggebend.Further it should be noted that the magnetic field sensor devices according to the invention especially functional are when the soft magnetic material of the ferromagnetic layer not in saturation is driven, d. H. the nonlinearity of the B (H) hysteresis curve of the soft magnetic material for the functioning of the magnetic field sensor devices according to the invention not decisive.

Gleichwohl kann diese Nichtlinearität aber auch vorteilhaft bei den erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen eingesetzt werden, da bei sehr starken Magnetfeldern die weich magnetische Schicht das Magnetfeld schlechter leitet, da das weichmagnetische Material in diesem Kennlinienbereich B(H) betrieben wird, indem die Kennlinie eine kleinere Steigung aufweist, was gleichbedeutend mit der Tatsache ist, dass die relative Permeabilitätszahl des weichmagnetischen Materials drastisch sinkt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoreinrichtung einen größeren Dynamikbereich erzielen, d. h. auch bei relativ großen zu erfassenden Magnetfeldern geht die signalverarbeitende Schaltung, die den Magnetfeldsensorelementen zugeordnet ist, nicht so schnell an die Grenzen ihres Aussteuerbereichs.nevertheless can this non-linearity but also advantageous in the magnetic field sensor devices according to the invention can be used, since the soft magnetic field of very strong magnetic fields Layer conducts the magnetic field poorly, since the soft magnetic Material in this characteristic range B (H) is operated by the characteristic curve has a smaller gradient, which is equivalent with the fact is that the relative permeability number of the soft magnetic material drops dramatically. The magnetic field sensor device according to the invention can thereby a wider dynamic range achieve, d. H. even with relatively large magnetic fields to be detected goes the signal processing circuit associated with the magnetic field sensor elements is not as fast to the limits of its range.

Es sollte beachtet werden, dass die bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen geschilderten Vorteile gleichermaßen für alle erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoreinrichtungen gelten.It should be noted that the in the respective embodiments described advantages equally for all magnetic field sensor devices according to the invention be valid.

1010
MagnetfelderfassungseinrichtungMagnetic field detector
1212
Substratsubstratum
1414
MagnetfeldsensorelementMagnetic field sensor element
1616
MagnetfeldsensorelementMagnetic field sensor element
1818
permeable Schichtpermeable layer
2020
Klebstoffschichtadhesive layer
2222
konventioneller Anschlussleitungsrahmenconventional Lead frame
2424
Weich/HartlotschichtSoft / hard solder layer
2626
Vergussmaterialgrout
3030
MagnetfelderfassungseinrichtungMagnetic field detector
3232
Anschlussleitungsrahmen mit permeablen MaterialLead frame with permeable material
3434
Primärleiterprimary conductor
3636
Magnetfeldlinienmagnetic field lines
3838
Ringsegmentring segment
4040
Integrationswegof integration
5050
MagnetfelderfassungseinrichtungMagnetic field detector
5252
Polradflywheel
52a52a
magnetischer Nordpolmagnetic North Pole
52b52b
magnetischer Südpolmagnetic South Pole
5454
Magnetfeldlinienmagnetic field lines
7070
MagnetfelderfassungseinrichtungMagnetic field detector
7272
Leiterbahnconductor path
7474
permeable Schichtpermeable layer

Claims (17)

Magnetfeldsensoreinrichtung (10; 30; 50; 70; 90) zur Erfassung eines Magnetfelds, mit folgenden Merkmalen: einem einteiligen Substrat (12) mit einem ersten, in das Substrat (12) integrierten Magnetfeldsensorelement (14) zur Erfassung eines senkrecht auf das Substrat (12) wirkenden, ersten statischen Magnetfeldkomponente (H1), und mit einem zweiten, in das Substrat (12) integrierten Magnetfeldsensorelement (16) zur Erfassung einer senkrecht auf das Substrat (12) wirkenden, zweiten statischen Magnetfeldkomponente (H2), wobei das erste Magnetfeldsensorelement (14) und das zweite Magnetfeldsensorelement (16) voneinander um einen vorbestimmten Abstand A beabstandet sind, wobei der vorbestimmte Abstand A so eingestellt ist, dass die erste und die zweite Magnetfeldkomponente (H1, H2) zueinander entgegengesetzt sind, und einer Magnetfeldausrichtungsanordnung (18; 32; 74) zum Ausrichten der zu erfassenden ersten und zweiten Magnetfeldkomponente (H1, H2) bezüglich des ersten und zweiten Magnetfeldsensorelements (14, 16), wobei die Magnetfeldausrichtungsanordnung (18; 32; 74) eine Schicht aus einem permeablen Material aufweist, die beide Magnetfeldsensorelemente (14, 16) überdeckt und parallel zum Substrat (12) angeordnet ist.Magnetic field sensor device ( 10 ; 30 ; 50 ; 70 ; 90 ) for the detection of a magnetic field, with the following features: a one-piece substrate ( 12 ) with a first one, into the substrate ( 12 ) integrated magnetic field sensor element ( 14 ) to detect a perpendicular to the substrate ( 12 ) acting first static magnetic field component (H 1 ), and with a second one, into the substrate ( 12 ) integrated magnetic field sensor element ( 16 ) to detect a perpendicular to the substrate ( 12 ) acting, second static magnetic field component (H 2 ), the first magnetic field sensor element ( 14 ) and the second magnetic field sensor element ( 16 ) are spaced from each other by a predetermined distance A, the predetermined distance A being set such that the first and second magnetic field components (H 1 , H 2 ) are opposite to each other, and a magnetic field alignment arrangement ( 18 ; 32 ; 74 ) for aligning the first and second magnetic field components (H 1 , H 2 ) to be detected with respect to the first and second magnetic field sensor elements ( 14 . 16 ), the magnetic field alignment arrangement ( 18 ; 32 ; 74 ) has a layer made of a permeable material, the two magnetic field sensor elements ( 14 . 16 ) covered and parallel to the substrate ( 12 ) is arranged. Magnetfeldsensoreinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Schicht aus einem permeablen Material an dem Substrat (12) angebracht ist.Magnetic field sensor device according to claim 1, wherein the layer of a permeable material on the substrate ( 12 ) is attached. Magnetfeldsensoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das einteilige Substrat (12) ein Halbleitermaterial aufweist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the one-piece substrate ( 12 ) has a semiconductor material. Magnetfeldsensoreinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das erste und das zweite Magnetfeldsensorelement (14, 16) einen aktiven Halbleiterbereich zur Magnetfelderfassung aufweisen.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the first and the second magnetic field sensor element ( 14 . 16 ) have an active semiconductor region for magnetic field detection. Magnetfeldsensoreinrichtung nach Anspruch 4, bei der der aktive Halbleiterbereich ein integrierter flächiger Hallbereich ist.Magnetic field sensor device according to claim 4, the active semiconductor area is an integrated flat Hall area is. Magnetfeldsensoreinrichtung nach Anspruch 4, bei der der aktive Halbleiterbereich ein integrierter Gate-Bereich eines MAG-Feldeffekttransistors ist.Magnetic field sensor device according to claim 4, the active semiconductor region is an integrated gate region MAG field effect transistor is. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schicht (18; 32; 74) einteilig ausgeführt ist, wobei die Schicht (18) oberhalb und/oder unterhalb des Substrats (12) angeordnet ist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the layer ( 18 ; 32 ; 74 ) is made in one piece, the layer ( 18 ) above and / or below the substrate ( 12 ) is arranged. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat (12) an einem Anschlussleitungsrahmen (32) angeordnet ist, wobei der Anschlussleitungsrahmen (32) die Magnetfeldausrichtungsanordnung aufweist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the substrate ( 12 ) on a connection lead frame ( 32 ) is arranged, the connecting lead frame ( 32 ) has the magnetic field alignment arrangement. Magnetfeldsensoreinrichtung nach Anspruch 8, bei der der Anschlussleitungsrahmen (32) in dem Bereich, in dem das Substrat (12) an dem Anschlussleitungsrahmen (32) angeordnet ist, das permeable Material aufweist.Magnetic field sensor device according to Claim 8, in which the connecting lead frame ( 32 ) in the area where the substrate ( 12 ) on the lead frame ( 32 ) is arranged, which has permeable material. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Magnetfeldausrichtungsanordnung ausgebildet ist, um die erste und zweite Magnetfeldkomponente (H1, H2) zu konzentrieren und zu leiten.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the magnetic field alignment arrangement is designed to concentrate and guide the first and second magnetic field components (H 1 , H 2 ). Verfahren nach Anspruch 10, bei der die Magnetfeldausrichtungsanordnung ausgebildet ist, um die magnetische Flussdichte durch das erste und zweite Magnetfeldsensorelement (14, 16) zu erhöhen.The method of claim 10, wherein the magnetic field alignment arrangement is configured to the magnetic flux density through the first and second magnetic field sensor element ( 14 . 16 ) to increase. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste und zweite Magnetfeldsensorelement (14, 16) ausgebildet sind, um mit einer statischen Versorgungsenergie versorgt zu werden.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the first and second magnetic field sensor elements ( 14 . 16 ) are designed to be supplied with a static supply energy. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das permeable Material einen relativen Permeabilitätsfaktor μr >> 1 aufweist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding Expectations, where the permeable material has a relative permeability factor μr >> 1. Magnetfeldsensoreinrichtung nach Anspruch 13, bei der das permeable Material einen relativen Permeabilitätsfaktor μr in einem Bereich von 1.000 bis 200.000.Magnetic field sensor device according to claim 13, the permeable material has a relative permeability factor μr in one Range from 1,000 to 200,000. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Magnetfeldausrichtungsanordnung an das Substrat geklebt, gelötet, galvanisch angebracht, oder mittels einer Dünnschichttechnik an dem Substrat (12) angebracht ist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding claims, in which the magnetic field alignment arrangement is glued, soldered, galvanically attached to the substrate, or by means of thin-film technology on the substrate ( 12 ) is attached. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das permeable Material aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, wobei die Gruppe Weicheisen, FeSi-Material, Ni-Material, NiCoFe-Material, Mu-Metall-Material, Permalloy-Material, permeable Keramikmaterialen oder Kombinationen derselben aufweist.Magnetic field sensor device according to one of the preceding Expectations, where the permeable material is from a group of materials selected where the group is soft iron, FeSi material, Ni material, NiCoFe material, Mu-metal material, Permalloy material, permeable ceramic materials or combinations the same. Magnetfeldsensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer Gehäuseoberseite der Magnetfeldsensoreinrichtung reliefförmige Markierungen, Ritzungen, Nuten oder optische Markierungen zur definierten Positionierung der Magnetfeldsensoreinrichtung bezüglich einer externen Anordnung angebracht sind.Magnetic field sensor device according to one of the preceding Expectations, being on a case top the magnetic field sensor device, relief-shaped markings, scratches, Grooves or optical markings for defined positioning the magnetic field sensor device attached with respect to an external arrangement are.
DE2003114602 2003-03-31 2003-03-31 Integrated differential magnetic field sensor Expired - Fee Related DE10314602B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003114602 DE10314602B4 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Integrated differential magnetic field sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003114602 DE10314602B4 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Integrated differential magnetic field sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10314602A1 true DE10314602A1 (en) 2004-10-21
DE10314602B4 DE10314602B4 (en) 2007-03-01

Family

ID=33016097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003114602 Expired - Fee Related DE10314602B4 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Integrated differential magnetic field sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10314602B4 (en)

Cited By (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863354A1 (en) * 2003-12-06 2005-06-10 Bosch Gmbh Robert Magnetic sensor e.g. displacement sensor, device for use in motor vehicle, has wheel with permanent magnets whose field variation in case of wheel displacement produces output signal, and field amplifier placed opposite to wheel
WO2006083479A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Allegro Microsystems, Inc. Integrated sensor having a magnetic flux concentrator
EP2037286A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-18 Micronas GmbH Measuring device for measuring a magnetic field
US7768083B2 (en) 2006-01-20 2010-08-03 Allegro Microsystems, Inc. Arrangements for an integrated sensor
US7816905B2 (en) 2008-06-02 2010-10-19 Allegro Microsystems, Inc. Arrangements for a current sensing circuit and integrated current sensor
US7956604B2 (en) 2008-07-09 2011-06-07 Infineon Technologies, Ag Integrated sensor and magnetic field concentrator devices
WO2012007247A1 (en) * 2010-07-14 2012-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Module and arrangement for measuring a high-frequency current through a conductor
US8143169B2 (en) 2007-03-29 2012-03-27 Allegro Microsystems, Inc. Methods for multi-stage molding of integrated circuit package
US8461677B2 (en) 2008-12-05 2013-06-11 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and methods for fabricating the magnetic field sensors
CN104049129A (en) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 Sensors, systems and methods for residual current detection
US9170309B2 (en) 2010-06-08 2015-10-27 Infineon Technologies Ag Through bias pole for IGMR speed sensing
US9411025B2 (en) 2013-04-26 2016-08-09 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame and a magnet
US9494660B2 (en) 2012-03-20 2016-11-15 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US9620705B2 (en) 2012-01-16 2017-04-11 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US9666788B2 (en) 2012-03-20 2017-05-30 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US9719806B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US9720054B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US9812588B2 (en) 2012-03-20 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US9810519B2 (en) 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US9817078B2 (en) 2012-05-10 2017-11-14 Allegro Microsystems Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having integrated coil
US9823090B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10012518B2 (en) 2016-06-08 2018-07-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a proximity of an object
US10041810B2 (en) 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10145908B2 (en) 2013-07-19 2018-12-04 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US10215550B2 (en) 2012-05-01 2019-02-26 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
US10234513B2 (en) 2012-03-20 2019-03-19 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US10261138B2 (en) 2017-07-12 2019-04-16 Nxp B.V. Magnetic field sensor with magnetic field shield structure and systems incorporating same
US10260905B2 (en) 2016-06-08 2019-04-16 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations
US10310028B2 (en) 2017-05-26 2019-06-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor
DE102012002204B4 (en) * 2012-01-27 2019-06-13 Avago Technologies International Sales Pte. Limited magnetic field sensor
US10324141B2 (en) 2017-05-26 2019-06-18 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US10495699B2 (en) 2013-07-19 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target
US10641842B2 (en) 2017-05-26 2020-05-05 Allegro Microsystems, Llc Targets for coil actuated position sensors
US10712403B2 (en) 2014-10-31 2020-07-14 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US10718825B2 (en) 2017-09-13 2020-07-21 Nxp B.V. Stray magnetic field robust magnetic field sensor and system
US10725100B2 (en) 2013-03-15 2020-07-28 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an externally accessible coil
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US10837943B2 (en) 2017-05-26 2020-11-17 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with error calculation
US10866117B2 (en) 2018-03-01 2020-12-15 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target
US10921391B2 (en) 2018-08-06 2021-02-16 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with spacer
US10935612B2 (en) 2018-08-20 2021-03-02 Allegro Microsystems, Llc Current sensor having multiple sensitivity ranges
US10955306B2 (en) 2019-04-22 2021-03-23 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deformable substrate
DE102019215947A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 Infineon Technologies Ag MEASURING ARRANGEMENT AND SENSOR PACKAGE
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile
US10996289B2 (en) 2017-05-26 2021-05-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated position sensor with reflected magnetic field
US11061084B2 (en) 2019-03-07 2021-07-13 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deflectable substrate
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US11262422B2 (en) 2020-05-08 2022-03-01 Allegro Microsystems, Llc Stray-field-immune coil-activated position sensor
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11428755B2 (en) 2017-05-26 2022-08-30 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated sensor with sensitivity detection
US11493361B2 (en) 2021-02-26 2022-11-08 Allegro Microsystems, Llc Stray field immune coil-activated sensor
US11567108B2 (en) 2021-03-31 2023-01-31 Allegro Microsystems, Llc Multi-gain channels for multi-range sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11578997B1 (en) 2021-08-24 2023-02-14 Allegro Microsystems, Llc Angle sensor using eddy currents

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19851037A1 (en) * 1998-04-23 1999-11-04 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing magnetic field detector for detecting changes in magnetic field caused by rotation of magnetic material
DE19941860A1 (en) * 1999-09-02 2001-03-29 Siemens Ag Improvement to magnetic field sensor operating with magnetic field probe enable larger distance between rotor wheel and measurement arrangement whilst achieving accurate measurements
EP1182461A2 (en) * 2000-08-21 2002-02-27 Sentron Ag Sensor for the detection of the direction of a magnetic field
DE10100598A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-18 Bosch Gmbh Robert Device for sensing a magnetic field, magnetic field meter and ammeter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020024333A1 (en) * 2000-07-07 2002-02-28 Hubert Maiwald Current sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19851037A1 (en) * 1998-04-23 1999-11-04 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing magnetic field detector for detecting changes in magnetic field caused by rotation of magnetic material
DE19941860A1 (en) * 1999-09-02 2001-03-29 Siemens Ag Improvement to magnetic field sensor operating with magnetic field probe enable larger distance between rotor wheel and measurement arrangement whilst achieving accurate measurements
EP1182461A2 (en) * 2000-08-21 2002-02-27 Sentron Ag Sensor for the detection of the direction of a magnetic field
DE10100598A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-18 Bosch Gmbh Robert Device for sensing a magnetic field, magnetic field meter and ammeter

Cited By (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863354A1 (en) * 2003-12-06 2005-06-10 Bosch Gmbh Robert Magnetic sensor e.g. displacement sensor, device for use in motor vehicle, has wheel with permanent magnets whose field variation in case of wheel displacement produces output signal, and field amplifier placed opposite to wheel
WO2006083479A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Allegro Microsystems, Inc. Integrated sensor having a magnetic flux concentrator
US7476953B2 (en) 2005-02-04 2009-01-13 Allegro Microsystems, Inc. Integrated sensor having a magnetic flux concentrator
US8952471B2 (en) 2006-01-20 2015-02-10 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for an integrated sensor
US7768083B2 (en) 2006-01-20 2010-08-03 Allegro Microsystems, Inc. Arrangements for an integrated sensor
US10069063B2 (en) 2006-01-20 2018-09-04 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements
US9859489B2 (en) 2006-01-20 2018-01-02 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements
US9082957B2 (en) 2006-01-20 2015-07-14 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for an integrated sensor
US8629520B2 (en) 2006-01-20 2014-01-14 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for an integrated sensor
US8143169B2 (en) 2007-03-29 2012-03-27 Allegro Microsystems, Inc. Methods for multi-stage molding of integrated circuit package
EP2037286A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-18 Micronas GmbH Measuring device for measuring a magnetic field
US7816905B2 (en) 2008-06-02 2010-10-19 Allegro Microsystems, Inc. Arrangements for a current sensing circuit and integrated current sensor
US9091702B2 (en) 2008-07-09 2015-07-28 Infineon Technologies Ag Integrated sensor and magnetic field concentrator devices
US7956604B2 (en) 2008-07-09 2011-06-07 Infineon Technologies, Ag Integrated sensor and magnetic field concentrator devices
US8486755B2 (en) 2008-12-05 2013-07-16 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and methods for fabricating the magnetic field sensors
US8461677B2 (en) 2008-12-05 2013-06-11 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and methods for fabricating the magnetic field sensors
US9170309B2 (en) 2010-06-08 2015-10-27 Infineon Technologies Ag Through bias pole for IGMR speed sensing
US9383227B2 (en) 2010-06-08 2016-07-05 Infineon Technologies Ag Through bias pole for IGMR speed sensing
WO2012007247A1 (en) * 2010-07-14 2012-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Module and arrangement for measuring a high-frequency current through a conductor
US10333055B2 (en) 2012-01-16 2019-06-25 Allegro Microsystems, Llc Methods for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US9620705B2 (en) 2012-01-16 2017-04-11 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
DE102012002204B4 (en) * 2012-01-27 2019-06-13 Avago Technologies International Sales Pte. Limited magnetic field sensor
US11828819B2 (en) 2012-03-20 2023-11-28 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US11444209B2 (en) 2012-03-20 2022-09-13 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with an integrated coil enclosed with a semiconductor die by a mold material
US9812588B2 (en) 2012-03-20 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US11677032B2 (en) 2012-03-20 2023-06-13 Allegro Microsystems, Llc Sensor integrated circuit with integrated coil and element in central region of mold material
US9666788B2 (en) 2012-03-20 2017-05-30 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US10916665B2 (en) 2012-03-20 2021-02-09 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with an integrated coil
US11961920B2 (en) 2012-03-20 2024-04-16 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package with magnet having a channel
US10234513B2 (en) 2012-03-20 2019-03-19 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US9494660B2 (en) 2012-03-20 2016-11-15 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US10230006B2 (en) 2012-03-20 2019-03-12 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with an electromagnetic suppressor
US10215550B2 (en) 2012-05-01 2019-02-26 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
US9817078B2 (en) 2012-05-10 2017-11-14 Allegro Microsystems Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having integrated coil
US11680996B2 (en) 2012-05-10 2023-06-20 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having integrated coil
CN104049129B (en) * 2013-03-15 2018-02-16 英飞凌科技股份有限公司 Sensor, system and method for residual current detection
CN104049129A (en) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 Sensors, systems and methods for residual current detection
US10725100B2 (en) 2013-03-15 2020-07-28 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an externally accessible coil
US9411025B2 (en) 2013-04-26 2016-08-09 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame and a magnet
US10495699B2 (en) 2013-07-19 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target
US11313924B2 (en) 2013-07-19 2022-04-26 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US10145908B2 (en) 2013-07-19 2018-12-04 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US10670672B2 (en) 2013-07-19 2020-06-02 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US9810519B2 (en) 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US10254103B2 (en) 2013-07-19 2019-04-09 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US9823090B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object
US9719806B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US10712403B2 (en) 2014-10-31 2020-07-14 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US9720054B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US10753768B2 (en) 2014-10-31 2020-08-25 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10753769B2 (en) 2014-10-31 2020-08-25 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US11307054B2 (en) 2014-10-31 2022-04-19 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10012518B2 (en) 2016-06-08 2018-07-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a proximity of an object
US10041810B2 (en) 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10260905B2 (en) 2016-06-08 2019-04-16 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations
US10837800B2 (en) 2016-06-08 2020-11-17 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10310028B2 (en) 2017-05-26 2019-06-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor
US10837943B2 (en) 2017-05-26 2020-11-17 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with error calculation
US10324141B2 (en) 2017-05-26 2019-06-18 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US11768256B2 (en) 2017-05-26 2023-09-26 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated sensor with sensitivity detection
US10641842B2 (en) 2017-05-26 2020-05-05 Allegro Microsystems, Llc Targets for coil actuated position sensors
US10649042B2 (en) 2017-05-26 2020-05-12 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US10996289B2 (en) 2017-05-26 2021-05-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated position sensor with reflected magnetic field
US11073573B2 (en) 2017-05-26 2021-07-27 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US11428755B2 (en) 2017-05-26 2022-08-30 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated sensor with sensitivity detection
US11320496B2 (en) 2017-05-26 2022-05-03 Allegro Microsystems, Llc Targets for coil actuated position sensors
US10261138B2 (en) 2017-07-12 2019-04-16 Nxp B.V. Magnetic field sensor with magnetic field shield structure and systems incorporating same
US10718825B2 (en) 2017-09-13 2020-07-21 Nxp B.V. Stray magnetic field robust magnetic field sensor and system
US11313700B2 (en) 2018-03-01 2022-04-26 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target
US10866117B2 (en) 2018-03-01 2020-12-15 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target
US11686599B2 (en) 2018-08-06 2023-06-27 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US10921391B2 (en) 2018-08-06 2021-02-16 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with spacer
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US10935612B2 (en) 2018-08-20 2021-03-02 Allegro Microsystems, Llc Current sensor having multiple sensitivity ranges
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11061084B2 (en) 2019-03-07 2021-07-13 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deflectable substrate
US10955306B2 (en) 2019-04-22 2021-03-23 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deformable substrate
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile
DE102019215947A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 Infineon Technologies Ag MEASURING ARRANGEMENT AND SENSOR PACKAGE
US11879729B2 (en) 2019-10-16 2024-01-23 Infineon Technologies Ag Measurement arrangement and sensor package
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
US11262422B2 (en) 2020-05-08 2022-03-01 Allegro Microsystems, Llc Stray-field-immune coil-activated position sensor
US11493361B2 (en) 2021-02-26 2022-11-08 Allegro Microsystems, Llc Stray field immune coil-activated sensor
US11567108B2 (en) 2021-03-31 2023-01-31 Allegro Microsystems, Llc Multi-gain channels for multi-range sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE10314602B4 (en) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10314602B4 (en) Integrated differential magnetic field sensor
DE102006024722B4 (en) Magnetic field detector and method for its production
DE112010005280B4 (en) Magnetic position detection device
DE102018114131A1 (en) Stray field-robust magnetic position sensor arrangement
EP0742906B1 (en) Use of a miniaturized planar-design coil assembly for the detection of ferromagnetic materials
DE102006035661B4 (en) Magnetic field detection device and method for its adjustment
DE102011075488A1 (en) CURRENT SENSOR
DE19520206C2 (en) Magnetic field sensor with a bridge circuit of magnetoresistive bridge elements
DE102008061067A1 (en) Integrated circuit comprising a magnetic field sensitive element and a coil
DE112008001414T5 (en) Magnetic field detection device
DE102011104009B4 (en) Magnetic position detection device
EP1772737A2 (en) Assembly group for the current measurement
DE102008039568A1 (en) Current detection device
DE112007003025T5 (en) Magnetic sensor and magnetic encoder that uses it
DE102017213605A1 (en) Magnetic field sensor circuit in a package with means for adding a signal from a coil
DE102014103190A1 (en) Sensors, systems and methods for detecting fault current
WO2007096318A1 (en) Sensor device for detecting a magnetic field variable
DE102020103432A1 (en) MAGNETIC SENSOR
DE112018001815T5 (en) Magnetic sensor and current sensor
DE102007029665B3 (en) Method for magnetizing permanently magnetizable element assigned to magnetic field sensor structure, involves producing test magnetic field, which penetrates magnetic field sensor structure and permanently magnetizable element
DE102011086034B4 (en) Semiconductor device
DE10108640A1 (en) Contact-free current measurement device has an array of two similar magnetic field sensors for measuring equal currents flowing in opposite directions in parallel conductors, such that measurements are insensitive to position
DE102019115373A1 (en) SENSOR DEVICES WITH TEST MAGNETS AND ASSOCIATED PROCEDURES
EP2333567B1 (en) Device for measuring current
DE102007036674A1 (en) Arrangement for measuring a current flowing in an electrical conductor

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee