DE19744050C2 - Magnetischer Sensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen magnetischen Sensor nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 und insbesondere auf einen Getriebezahn-Sensor.

Viele unterschiedliche Arten von Getriebezahn-Sensoren sind dem Fachmann bekannt. Die bei der Herstellung von Getriebezahn-Sensoren verwendeten Montagetechniken variieren beträchtlich, was von der beabsichtigten Anwendung des Sensors und der für die Anwendung erforderlichen Betriebscharakteristik abhängt.

Bei bestimmten magnetischen Sensoren sind zwei Betriebsparameter von großer Bedeutung. Zunächst muß der Permanentmagnet, der in dem Sensor verwendet wird, so nah wie möglich an dem Objekt angeordnet werden, welches allgemein ein Zahn eines Getriebes ist, der sich durch die Detektionszone des Sensors bewegt. Zweitens erfordern Genauigkeitsanforderungen des magnetischen Sensors oftmals, daß interne Beanspruchungen der magnetisch empfindlichen Komponente vermieden werden, um die sich ergebenden Signalverschiebungen und die Empfindlichkeit des Sensors für thermische Ausdehnung zu vermindern.

Es ist dem Fachmann bekannt, daß magnetisch empfindliche Komponenten auf der Polfläche eines Permanentmagneten bei Anwendungen in magnetischen Sensoren angeordnet werden können. Es ist ebenfalls dem Fachmann bekannt, daß magnetisch empfindliche Komponenten direkt auf einer Verdrahtungsanordnung oder auf einer anderen Komponente angeordnet werden können, die eine ferromagnetische Charakteristik aufweist. Eine ferromagnetische Plattform, auf der die magnetisch empfindliche Komponente angeordnet ist, kann als ein Polstück für den Sensor dienen.

Die US-A-5 021 736 offenbart ein Sensor-Kalibrierverfahren mit einer Winkeleinstellung eines magnetoresistiven Elementes. Die Wandleranordnung umfaßt einen magnetoresistiven Wandler mit einem magnetoresistiven Element, das auf den magnetischen Fluß anspricht, der durch dieses in einer vorbestimmten Richtung verläuft, um seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Intensität des magnetischen Flusses in der, vorbestimmten Richtung zu verändern. Ein Magnet wird verwendet, um den magnetischen Fluß vorzugeben. Der Wandler kann einen Permanentmagneten umfassen, der eine ebene Oberfläche besitzt, wobei ein magnetoresistives Element gegen die Achse des Magneten und wahlweise unter einem Winkel zu der ebenen Oberfläche verschoben ist. Der Wandler kann ebenfalls einen Magneten mit konkaver Oberfläche umfassen, wobei das magnetoresistive Element unter einem spitzen Winkel zu den parallelen Flußlinien angeordnet ist, die von der konkaven Oberfläche ausgehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das magnetoresistive Element auf der Magnetoberfläche in zwei Richtungen geschwenkt sein, um ein Vorspannungsfeld und eine Kalibrierung vorzugeben. In einem dritten Ausführungsbeispiel kann ein Polstück mit großer Permeabilität auf der Magnetoberfläche zwischen dem Magneten und dem magnetoresistiven Element angeordnet sein, um eine Feldveränderung auf Grund von Ungleichmäßigkeiten in dem Magneten auf ein Minimum zu bringen. Dort ist ebenfalls ein Modul vorgesehen, der einen Aluminiumbügel einschließt, welcher auf dem Vorderteil desselben montiert ist und einen magnetoresistiven Wandlerschaltkreis an dem rückwärtigen Teil desselben enthält, wobei der Schaltkreis mit einem Halbleiterschaltkreis verbunden ist, der in der Mitte des Bügels angeordnet ist. Ein Kunststoffharz umgibt den Wandlerschaltkreis und den Halbleiterschaltkreis sowie wahlweise ein Kabel bzw. eine elektrische Verbindung an dem Vorderteil des Bügels.

Die US-A-5 216 405 beschreibt eine Montage einer magnetfeldempfindlichen Einrichtung. Die Anordnung soll mit einem magnetfeldempfindlichen Element verwendet werden, wie beispielsweise mit einer Feldplatte und sie umfaßt wenigstens zwei ebene Schichten eines relativ steifen ferromagnetischen Materials, welches ebenfalls elektrisch leitend ist. Die Schichten besitzen gegenüberliegende Kanten, welche eng benachbart sind, um einen schmalen Spalt dazwischen zu bilden. Ein Anschlußabgriff bildet einen integralen Bestandteil mit jeder Schicht und erstreckt sich von dieser. Ein magnetfeldempfindliches Element befindet sich auf einer Oberfläche von wenigstens einer der Schichten und erstreckt sich vorzugsweise über den Spalt, um auf beiden Schichten zu liegen. Das magnetfeldempfindliche Element besitzt ein Paar von Kontakten, von denen jeder elektrisch mit einer getrennten Schicht verbunden ist. Ein Permanentmagnet ist auf der Oberfläche der Schichten und isoliert von diesen gegenüber dem magnetfeldempfindlichen Element angeordnet. Eine Schutzschicht aus einem isolierenden Material kann das magnetfeldempfindliche Element und die Schichten abdecken, wobei sich die Anschlußabgriffe von dieser erstrecken.

Die US-A-5 341 097 offenbart einen asymmetrischen magnetischen Positionsdetektor. Der Getriebezahn-Sensor umfaßt einen Magneten und zwei magnetisch empfindliche Einrichtungen, wie beispielsweise Halleffekt-Elemente. Die zwei magnetisch empfindlichen Einrichtungen sind zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei eine der Einrichtungen in einer Position näher an dem Magneten als die andere Einrichtung angeordnet ist. Die gemeinsame Ebene, in der beide magnetisch empfindlichen Einrichtungen angeordnet sind, ist von einer zentralen Achse des Magneten um einen vorbestimmten Abstand beabstandet. Ein Teiler ist vorgesehen, um ein Verhältnis der magnetischen Feldstärken festzulegen, die senkrecht die erste und zweite magnetisch empfindliche Einrichtung beaufschlagen. Das Verhältnis wird verwendet, um zwischen Zähnen und Lücken in der Nähe des Sensors zu unterscheiden, wobei die gemeinsame Ebene der magnetisch empfindlichen Einrichtungen allgemein senkrecht zu der Wegstrecke liegt entlang der die Zähne und Lücken verlaufen.

Die US-A-5 444 370 offenbart einen magnetischen Winkel-Positionssensor mit zwei magnetisch empfindlichen Komponenten, die in der Nähe von zwei Objektspuren angeordnet sind, die komplementäre magnetische und nicht-magnetische Segmente besitzen. Der Sensor ist in allgemein paralleler Zuordnung zu den zwei Objektspuren angeordnet. Jede der Objektspuren umfaßt magnetische und nicht-magnetische Segmente, die in einem sich abwechselnden Muster angeordnet sind. Erste und zweite magnetisch empfindliche Komponenten sind in der Nähe der ersten und zweiten Objektspuren angeordnet und eine magnetische Feldquelle ist in der Nähe der ersten und zweiten magnetisch empfindlichen Komponenten angeordnet. Störungen des magnetischen Feldes, die senkrecht den ersten und zweiten magnetisch empfindlichen Komponenten aufgeprägt werden, werden verwendet, um erste und zweite Ausgangssignale von diesen vorzugeben. Ein drittes Ausgangssignal, welches eine Funktion der ersten und zweiten Ausgangssignale ist, wird verwendet, um den Ort der ersten und zweiten Objektspuren in Bezug auf die ersten und zweiten magnetisch empfindlichen Komponenten festzustellen. Die magnetischen und nicht-magnetischen Segmente der ersten und zweiten Objektspuren können unterschiedlich bemessen sein und in einem Muster angeordnet sein, welches den spezifischen und absoluten Ort des beweglichen Objektes festzustellen gestattet.

Im Hinblick auf die bekannten Arten von magnetischen Sensoren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zur Herstellung eines magnetischen Sensors zu entwickeln, die den Permanentmagneten so dicht wie möglich an einem Ort entlang der Wegstrecke anordnet, die die ferromagnetischen Gegenstände eines Objektes durchlaufen. Zusätzlich wäre es von beträchtlichem Nutzen, wenn eine Einrichtung entwickelt werden könnte, die die Herstellung eines magnetischen Sensors in einer Weise gestattet, bei der die Kalibrierung ausgeführt werden kann, nachdem alle oder die meisten Herstellungsschritte, die Beanspruchungen in den magnetisch empfindlichen Komponenten des Sensors hervorrufen, vervollständigt sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des magnetischen Sensors sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Ein magnetischer Sensor, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, umfaßt eine Permanentmagnetstruktur und eine magnetisch empfindliche Komponente mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche. Zusätzlich umfaßt er eine Platte, die für einen im voraus gewählten Strahlungstyp, wie beispielsweise einen Laserstrahl transparent ist. Die erste Oberfläche der magnetischempfindlichen Komponente ist mit der Platte befestigt, wobei die magnetisch empfindliche Komponente zwischen der Permanent­ magnetstruktur und der Platte angeordnet ist. Zusätzlich sind mehrere leitende Elemente auf einer Oberfläche der Platte angeordnet und stehen in elektrischer Verbindung mit ausgewählten Teilen der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Permanentmagnetstruktur einen Permanentmagneten und ein Polstück, das auf einer Polfläche des Permanentmagneten angeordnet ist. Es versteht sich jedoch, daß das Polstück nicht bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein erforderliches Element ist. Ferner umfaßt die magnetisch empfindliche Komponente mehrere einzelne Chips in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die erste Oberfläche eines jeden der mehreren einzelnen Chips ist mit der Platte befestigt. Die einzelnen Chips können ihrerseits einen integrierten Schaltkreischip und einen oder mehrere getrennte Sensorchips umfassen. Die Sensorchips können magnetoresistive Elemente sein. Alternativ können die Sensorchips Halleffekt-Elemente oder Indium/Antimon-Elemente umfassen. Das verwendete spezielle Material zur Vorgabe der magnetischen Empfindlichkeit ist nicht beschränkend für die vorliegende Erfindung. Mit dem integrierten Schaltkreis, der durch die Dicke der transparenten Platte zugänglich ist, kann ein Widerstandsnetzwerk selektiv durch einen Laser abgestimmt werden, der durch die Dicke der Platte gerichtet wird. Diese Abstimmung kann nach dem Zusammenbau aller Komponenten in einer einzigen Struktur durchgeführt werden. Diese Kalibrierung kann daher Beanspruchungen kompensieren, die in die magnetisch empfindlichen Komponenten während des Zusammenbaus eingeführt werden. Infolgedessen kann die Signal­ verschiebung, die durch diese Beanspruchungen eingeführt wird, während des Kalibrierprozesses kompensiert werden.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen sei im folgenden ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine Permanentmagnetstruktur veranschaulicht, die einen Permanentmagneten und ein Polstück umfaßt;

Fig. 2 die Elemente einer magnetisch empfindlichen Komponente veranschaulicht, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 die magnetisch empfindliche Komponente zeigt, die mit einer oberen Oberfläche der Permanentmagnetstruktur verbunden ist;

Fig. 4 eine transparente Platte mit einer Oberfläche zeigt, auf der leitende Elemente angeordnet sind;

Fig. 5 eine andere Ansicht der Platte zeigt, wobei die magnetisch empfindliche Komponente mit einer Unterseite derselben verbunden ist;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 7 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Permanentmagnetstruktur, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist. Die Permanentmagnetstruktur umfaßt einen Permanentmagneten 10 mit einem Polstück 12, das auf einer Polfläche des Magneten angeordnet ist. In einer typischen Anwendung kann das Polstück 12 ein ferromagnetisches Material umfassen, beispielsweise mit 39% bis 42% Nickel, weniger als 1% jeweils Kohlenstoff, Mangan und Silicium und mit dem Rest aus Eisen. Der Zweck des Polstückes 12 liegt in der Vorgabe eines gleichförmigeren magnetischen Feldes, das von dem Permanentmagneten 10 ausgeht, wodurch magnetische Anomalien vermieden werden, die andernfalls durch eine ungleichmäßige Magnetisierung des Permanentmagneten 10 hervorgerufen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ebenfalls eine magnetisch empfindliche Komponente mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche. In vielen Anwendungsfällen der vorliegenden Erfindung umfaßt die magnetisch empfindliche Komponente mehrere Einzelkomponenten, die miteinander zusammenarbeiten, um ein Ausgangssignal vorzugeben, das dem magnetischen Feld entspricht, welches der magnetisch empfindlichen Komponente auferlegt wird. In Fig. 2 umfaßt die magnetisch empfindliche Komponente einen integrierten Schaltkreischip 20 und zwei Chips 22 und 24 mit magnetisch empfindlichen Elementen. Jeder der Chips 22 und 24 mit magnetisch empfindlichen Elementen ist schematisch mit einem serpentinenförmigen Widerstand dargestellt, der auf der ersten Oberfläche angeordnet ist. Die serpentinenförmigen Widerstände sind durch Bezugsziffern 26 und 28 entsprechend bezeichnet. Der integrierte Schaltkreischip enthält die verschiedenen Einzelkomponenten, die erforderlich sind, um die Signale zu verstärken und zu behandeln, die von den Chips 22 und 24 mit den magnetisch empfindlichen Elementen empfangen werden. Die in dem integrierten Schaltkreischip 20 enthaltenen Komponenten beschränken nicht die vorliegende Erfindung sondern sind für die Zwecke der Beschreibung in Fig. 2 schematisch veranschaulicht. Auf einer ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips 20 besteht eines der in dem integrierten Schaltkreis enthaltenen Elemente aus einem Feld von Widerständen. Diese Widerstände sind durch einen Laser während einer Kalibrierung abstimmbar und das Kalibrierverfahren gestattet die Kompensation bestimmter durch Beanspruchung hervorgerufener Verschiebungen in dem Ausgangssignal des integrierten Schaltkreises. Während eines typischen Kalibrierprozesses wird die magnetisch empfindliche Komponente, welche die Elemente 20, 22 und 24 umfaßt, einem magnetischen Feld unter bestimmten im voraus festgelegten Bedingungen ausgesetzt und die abstimmbaren Widerstände werden selektiv verändert, um ein vorgewähltes Ausgangssignal unter diesen vorbestimmten Zuständen zu erzielen.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf Fig. 2 repräsentiert die Bezugsziffer 29 symbolisch einen Teil des integrierten Schaltkreises auf der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips 20, der die abstimmbaren Widerstände enthält. Es versteht sich selbstverständlich, daß die Darstellung in Fig. 2 ihrem Wesen nach nur beispielhaft ist und keine dimensionsmäßig genaue Darstellung repräsentieren soll. Wie dem Fachmann bekannt, sind die Einzelelemente eines integrierten Schaltkreises extrem klein und daher schwierig zu veranschaulichen. Aus diesem Grund sind verschiedene Abmessungen in Fig. 2 absichtlich übertrieben für die Zwecke dieser Erläuterung dargestellt.

Fig. 3 zeigt die magnetisch empfindliche Komponente, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde, auf einer Oberfläche der Permanentmagnetstruktur angeordnet, welche den Permanentmagneten 10 und das Polstück 12 umfaßt, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurden. In Fig. 3 ist die Darstellung in horizontaler Richtung vergrößert und in vertikaler Richtung für die Darstellungszwecke verkleinert worden. Es versteht sich jedoch, daß in den meisten Anwendungen der Permanentmagnet 10 sehr viel größer in Richtung seiner Polachse als in seiner Breite ist. Die in Fig. 3 gezeigte Konfiguration ordnet die magnetisch empfindliche Komponente innerhalb des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 10 an, wobei das Polstück 12 dazu dient, das magnetische Feld gleichförmiger zu machen.

Fig. 3 zeigt die physikalische Beziehung zwischen den Orten der verschiedenen Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente bezüglich der Permanentmagnetstruktur, die den Permanentmagneten 10 und das Polstück 12 umfaßt. Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt in der Erzielung der relativen Positionen der Komponenten gemäß Fig. 3 aber mit dem zusätzlichen Vorteil der Verminderung des Abstandes zwischen der Polfläche des Permanentmagneten 10 und einem ferromagnetischen Gegenstand, der als ein Objekt im Zusammenhang mit dem magnetischen Sensor verwendet wird. Es sei vermerkt, daß die Einzelelemente 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21 miteinander und mit externen Einrichtungen verbunden werden müssen, so daß der magnetische Sensor effektiv verwendet werden kann, um die Position oder Bewegung eines ferromagnetischen Gegenstandes zu erfassen, der sich zu der Detektionszone bewegt. Diese Verbindungen müssen oberhalb der ersten Oberfläche der Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente 21 vorgesehen sein. Bei vielen Arten bekannter magnetischer Sensoren erfordern die Verbindungen oberhalb der ersten Oberfläche der Elemente 20, 22 und 24 Drahtverbindungen, die ihrerseits Raum oberhalb der Elemente beanspruchen und ebenfalls den Abstand zwischen der Polfläche des Permanentmagneten 10 und der Detektionszone, durch die die ferromagnetischen Objekte verlaufen, erweitert. Es versteht sich, daß die ersten Oberflächen der einzelnen Komponenten in Fig. 3 die oberen Oberflächen sind, die sich von dem Polstück 12 weg erstrecken. Zweite Oberflächen von jedem Element 20, 22 und 24 sind im Kontakt mit dem Polstück 12 angeordnet und mit diesem verbunden.

Fig. 4 zeigt eine Platte 40, die im wesentlichen transparent für eine vorbestimmte Strahlungsform, wie beispielsweise einen Laserstrahl ist. Auf ihrer Oberfläche 41 sind mehrere leitende Elemente angeordnet. Die leitenden Elemente können drei Formen umfassen. Als erstes können mehrere leitende Kissen 42 auf der Oberfläche 41 der Platte 40 angeordnet werden. Zusätzlich sind mehrere leitende Schaltungspunkte 44 auf der Oberfläche 41 an vorgewählten Orten angeordnet, um mit Orten auf der ersten Oberfläche der zuvor beschriebenen magnetisch empfindlichen Komponente 21 übereinzustimmen. Drittens werden Leitungsstrecken 46 benutzt, um verschiedene leitende Schaltkreispunkte 44 mit anderen leitenden Punkten 44 oder mit den leitenden Kissen 42 zu verbinden. Die leitenden Schaltkreispunkte 44, die leitenden Kissen 42 und die Leitungsstrecken 42 sind auf der Oberfläche 41 der Platte 40 angeordnet, um Verbindungen vorzugeben, die verschiedene Orte auf der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente 21 elektrisch und signalmäßig miteinander zu verbinden. Diese leitenden Elemente auf der Oberfläche 41 eliminieren das Erfordernis nach Drahtverbindungen, um die verschiedenen Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente miteinander zu verbinden. Daher dient die Verwendung der mehreren leitenden Elemente auf der Oberfläche 41 der Platte 40 dem wertvollen Zweck, den Abstand zwischen dem Permanentmagneten 10 und dem ferromagnetischen Objekt zu vermindern, das durch die Detektionszone des magnetischen Sensors verläuft.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf Fig. 4 repräsentieren die gestrichelten Linien die Orte, an denen die Elemente 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21 unter Umständen im Kontakt mit der Oberfläche 41 und mit den ausgewählten leitenden Schaltkreispunkten auf der Oberfläche 41 der Platte 40 angeordnet werden. Diese gestrichelten Kästchen sind durch Bezugsziffern 20', 22' und 24' gekennzeichnet, um die Orte zu zeigen, an denen die Elemente 20, 22 und 24 entsprechend nach dem weiteren Zusammenbau angeordnet sind, wie dies in näheren Einzelheiten unten beschrieben wird.

Fig. 5 zeigt die Platte 40 mit den Elementen 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21, die im Kontakt mit der Oberfläche 41 der Platte 40 angeordnet ist. Die Elemente sind mit der unteren Oberfläche 41 der Platte 40 an den zuvor im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Orten befestigt, was durch die gestrichelten Kästchen 20', 22' und 24' veranschaulicht ist. Diese Elemente sind durch gestrichelte Linien in Fig. 5 dargestellt, um ihre Position zu zeigen und anzuzeigen, daß sie unterhalb der Platte 40 angeordnet sind.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf Fig. 5 versteht es sich, daß die Platte 40 transparent für einen vorgewählten Strahlungstyp, wie beispielsweise einen Laserstrahl, ist. Der Pfeil 50 zeigt schematisch einen Laserstrahl, der durch die Platte 40 verläuft und selektiv vorgewählte Widerstände auf der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips 20 abstimmt. Es sei vermerkt, daß dieses Kalibrierverfahren erfolgen kann, nachdem die Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente starr mit der Oberfläche 41 der Platte 40 befestigt sind. Tatsächlich findet das Kalibrierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Befestigung der Elemente 20, 22 und 24 mit der Oberfläche 41 der Platte 40 statt, da die Verbindungen erforderlich sind, die durch die leitenden Schaltkreispunkte 44, die Leitungsstrecken 46 und die Leiterkissen 42 vorgesehen sind, wie sie oben im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurden. Die Befestigung der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente 21 mit der Oberfläche 41 der Platte 40 liefert die elektrische Verbindung zwischen den vorgewählten Schaltkreispunkten, wodurch die Einrichtung aktiv für die Zwecke des Kalibrierverfahrens betrieben werden kann. Obgleich in Fig. 5 nicht veranschaulicht, versteht es sich, daß das Kalibrierverfahren typischerweise stattfindet, wenn die Permanentmagnetstruktur unterhalb der Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente 21 angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Einzelelemente der magnetisch empfindlichen Komponente 21 zwischen der Permanentmagnetstruktur und der Platte 40 angeordnet. Diese Anordnung wird in näheren Einzelheiten unten beschrieben.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Ein Permanentmagnet 10 ist mit einem Polstück 12 versehen, welches aus einer dünnen Schicht aus ferromagnetischem Material bestehen kann. Beispielsweise kann die Schicht des Polstückes 12 eine Dicke von 0,127 mm aufweisen und irgendein geeignetes ferromagnetisches Material enthalten. Die Anordnung des Polstückes 12 auf dem Permanentmagneten 10 verbessert die Gleichförmigkeit des aus dem Magneten austretenden magnetischen Feldes. Die Platte 40 besitzt typischerweise eine Dicke von 0,38 mm und umfaßt ein transparentes Glas gemäß einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung. Viele Glassorten, die für einen Laserstrahl zum Zwecke der Abstimmung der Widerstände auf dem integrierten Schaltkreis 20 transparent sind, sind handelsüblich verfügbar von der Firma Pyrex Glass Corporation. Die Einzelelemente 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21 sind mit der Oberfläche 41 der Platte 40 verbunden durch Verlöten vorgewählter Orte auf der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente mit den leitenden Schalt­ kreispunkten 44, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurden. Ein Verfahren zur Bewerkstelligung dieser Aufgabe liegt in der Anordnung von "Lötbatzen" auf der ersten Oberfläche der verschiedenen Elemente 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21, die mit den leitenden Schaltkreispunkten 44 in Kontakt gebracht werden können, welche auf der Oberfläche 41 der Platte 40 angeordnet sind. Die Zuführung von Wärme veranlaßt die Lötbatzen zum Schmelzen und die Befestigung der Elemente der magnetisch empfindlichen Komponente mit der Oberfläche 41. Die erneute Verfestigung der Lötbatzen erfüllt zwei wertvolle Funktionen. Zunächst befestigt sie physikalisch die magnetisch empfindliche Komponente mit der Oberfläche 41 der Platte 40. Als zweites liefert sie eine elektrische Verbindung zwischen den vorgewählten Orten auf der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente 21 und den leitenden Schaltkreispunkten 44 auf der Oberfläche 41. Dies gestattet seinerseits den Leiterstrecken 46 die Verwendung ausgewählter Schaltkreispunkte der magnetisch empfindlichen Komponente und ebenfalls die Verbindung der magnetisch empfindlichen Komponente mit einer externen Einrichtung, um Signale von der magnetisch empfindlichen Komponente an ein externes Gerät vorzugeben.

Der Pfeil 50 repräsentiert den Laserstrahl, der verwendet werden kann, um den magnetischen Sensor nach der Befestigung der Platte 40 mit der magnetisch empfindlichen Komponente 21 und nach der Befestigung der magnetisch empfindlichen Komponente 21 mit dem Polstück 12 zu kalibrieren. Die Befestigung der zweiten Oberflächen der Einzelelemente 20, 22 und 24 der magnetisch empfindlichen Komponente 21 mit dem Polstück 12 kann durch die Verwendung eines Epoxyds erzielt werden. Nachdem die zusammengebauten Elemente in Fig. 6 starr miteinander befestigt sind, wie dies dargestellt ist, kann der Laser verwendet werden, um die Widerstände des integrierten Schaltkreischips 20 abzustimmen und die Einrichtung zu kalibrieren. Der Wert der Kalibrierung der Einrichtung, nachdem der Zusammenbau der Komponenten in Fig. 6 vervollständigt ist, liegt darin, daß alle oder die meisten durch den Herstellprozeß hervorgerufenen Beanspruchungen bereits vorliegen, wenn der magnetische Sensor sich in dem in Fig. 6 dargestellten Zustand befindet und daher durch die Widerstandsabstimmung kompensiert werden können, die durch den Pfeil 50 repräsentiert ist. Der Laserstrahl kann durch die transparente Platte 40 verlaufen und die Widerstände auf der ersten Oberfläche des integrierten Schaltkreischips 20 abstimmen. In den meisten Anwendungen der vorliegenden Erfindung ist ein sehr geringer weiterer Zusammenbau erforderlich, der weitere Beanspruchungen in der Einrichtung hervorrufen könnte. Beispielsweise kann angenommen werden, daß eine Umhüllung 60 über der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung angeordnet wird, um die Einrichtung gegen die Umgebung zu schützen. Die in Fig. 6 veranschaulichte Einhüllung 60 kann aus einer dünnwandigen metallischen Dose bestehen, die über der Struktur angeordnet wird, wobei die Bodenfläche der Dose in enger Nachbarschaft zu der oberen Oberfläche der Platte 40 angeordnet ist und die gesamte in Fig. 6 gezeigte Einrichtung innerhalb des Raumes im Innern der metallischen Dose angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt ein geringfügig modifiziertes alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Platte 40 und die magnetisch empfindliche Komponente 21, die die Elemente 20, 22 und 24 umfaßt, werden in der gleichen zuvor beschriebenen Weise hergestellt. Mit anderen Worten sind die ersten Oberflächen der Einzelelemente der magnetisch empfindlichen Komponente mit Lötbatzen versehen, welche die Elemente mit Schaltkreispunkten 44 befestigen, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurden. Anstelle der Befestigung der zweiten Oberflächen der magnetisch empfindlichen Komponente 21 direkt mit der oberen Oberfläche der magnetischen Struktur ist jedoch ein Deckel 70 mit der Platte 40 durch Epoxyd oder irgendein anderes geeignetes Material befestigt und der Deckel 70 ist sodann mit dem Permanentmagneten 10 befestigt. In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Deckel 70 aus einem ferromagnetischen Material und kann als ein Polstück dienen. Alternativ kann der Deckel 70 aus einem nicht-ferromagnetischen Material hergestellt sein und es kann ein zusätzliches Polstück, wie beispielsweise das durch die Bezugsziffer 12 in der vorangegangenen Erläuterung bezeichnete Polstück, auf der oberen Oberfläche des Permanentmagneten 10 vorgesehen sein. Wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, kann die magnetisch empfindliche Komponente in Fig. 7 durch einen Laserstrahl kalibriert werden, der durch die transparente Platte 40 verläuft.

Unabhängig von der spezifischen Struktur bzw. dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden primär zwei vorteilhafte Charakteristiken erzielt. Zunächst wird der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 10 und dem ferromagnetischen Objekt gegenüber bekannten magnetischen Sensoren vermindert. Obgleich das ferromagnetische Objekt in den Fig. 6 oder 7 nicht veranschaulicht ist, versteht es sich, daß das Objekt durch die Detektionszone unmittelbar oberhalb der oberen Oberfläche der Platte 40, verläuft. Wie zuvor beschrieben, wird in einer typischen Anwendung der vorliegenden Erfindung allgemein irgendeine Form von Schutzeinrichtung, wie beispielsweise eine metallische Dose 60 vorgesehen, die über den Elementen in den Fig. 6 oder 7 angeordnet wird. Die Dose 60, die typischerweise eine dünne Wand aufweist, erfordert einen geringen zusätzlichen Raum oberhalb der oberen Oberfläche der Platte 40 aber dieser ist typischerweise sehr gering. Der zweite Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der magnetische Sensor durch einen Laserstrahl kalibriert werden kann, nachdem der Sensor in dem Zustand zusammengebaut ist, wie er entweder in Fig. 6 oder Fig. 7 gezeigt ist. Dies liefert einen bedeutenden Vorteil, da der Sensor durch den Laserstrahl abgestimmt werden kann, um alle Beanspruchungen zu kompensieren, die durch das Herstellungsverfahren bis zu diesem Punkt eingeführt wurden.

Claims (12)

1. Magnetischer Sensor, aufweisend:
eine Permanentmagnetstruktur (10, 12) und
eine magnetisch empfindliche Komponente (20, 22, 24) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, gekennzeichnet durch
eine Platte (40), die für einen vorgewählten Strahlungstyp transparent ist, wobei die erste Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente (20, 22, 24) mit der Platte (40) befestigt ist und die magnetisch empfindliche Komponente zwischen der Permanentmagnetstruktur und der Platte angeordnet ist; und
mehrere auf einer Oberfläche der Platte (40) angeordnete leitende Elemente (42-46), die in elektrischer Verbindung zwischen vorgewählten Teilen der ersten Oberfläche der magnetisch empfindlichen Komponente (20, 22, 24) angeordnet sind.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetstruktur einen Permanentmagneten (10) und ein Polstück (12) auf einer Polfläche des Permanentmagneten umfaßt.

3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente mehrere Einzelchips (20, 22, 24) umfaßt, die jeweils mit der Platte (40) befestigt sind.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente durch Löten mit der Platte (40) verbunden ist.

5. Sensor nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Abdeckung (70), die mit der Platte (40) befestigt ist und so geformt ist, daß sie die magnetisch empfindliche Komponente (20, 22, 24) in einer Ausnehmung einkapselt, die zwischen der Abdeckung und der Platte gebildet wird.

6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (70) mit der Platte (40) durch Epoxyd verbunden ist.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (70) aus einem ferromagnetischen Material besteht.

8. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente ein Halleffekt-Element umfaßt.

9. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente ein Indium/Antimon-Element umfaßt.

10. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente ein magnetoresistives Element umfaßt.

11. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente einen integrierten Schaltkreischip und wenigstens einen Sensorchip umfaßt.

12. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindliche Komponente ein abstimmbares Widerstandselement umfaßt, welches durch einen Laserstrahl durch die Platte abgestimmt wird.