DE3514059A1

DE3514059A1 - Befestigungsvorrichtung zum halten einer hall-platte in einem magnetfeld

Info

Publication number: DE3514059A1
Application number: DE19853514059
Authority: DE
Inventors: Leif Erik Uppsala Edlund; Lars-Anders Järfälla Olofsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1985-11-14
Also published as: SE444623B; SE8402562D0; GB2158642A; FR2564246A1; SE8402562L; GB8511532D0

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPU-ING. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN D1PL.-ING. K. FÖOHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS . DIPL.-ING. K. GDRe DIPL.-tNG. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Telefonaktiebolaget L M Ericsson
Stockholm / Schweden

Befestigungsvorrichtung zum Halten einer Hall-Platte in einem Magnetfeld

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung zum Halten einer Hall-Platte in einem Magnetfeld, wobei die Platte eine Halbleiterplatte mit einer gedopten Oberflächenschicht ist.

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Hall-Effekt-Vorrichtungen oder sogenannte Hall-Platten aus Halbleitermaterial sind zerbrechlich und müssen mittels einer Befestigungseinrichtung gehalten werden, wenn sie in der Praxis eingesetzt werden. Die GB-PS 2 106 lehrt eine Befestigungseinrichtung für eine Hall-Platte mit einem Körper, beispielsweise aus Kunststoff, in den die Platte gegossen ist, und in den Polplatten aus ferromagnetischem Material ebenso eingegossen sein können. Die Halbleiterplatte ist hier auf beiden Seiten von einem dielektrischen Material umgeben, wobei ein großer Luftspalt zwischen den Polplatten vorgesehen ist. Wenn das Magnetfeld im Luftspalt eines Eisenkerns gemessen wird, so hat dies einen ernsthaften Schwächungseffekt auf das Magnetfeld im Kern. Befestigungsvorrichtungen für HaIl-Platten sind ebenso aus der US-PS 2 725 504 bekannt, wo diese so offenbart sind, daß sie an der Ober- und Unterseite des Halbleiters aus einer Isolierschicht bestehen, wobei Polplatten aus ferromagnetischem Material an der Außenseite dieser Schichten angebracht sind.

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ARABELLASTRASSE 4 . D-βΟΟΟ MÖNCHEN 81 · TELEFON QOB9} 811087 . TELEX Ö-2961O CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 918356

In diesem Fall ist die Halbleiterplatte aus dielektrischem Material ebenso an beiden Seiten eingehüllt, so daß der Luftspalt groß wird. Hall-Platten-Befestigungsvorrichtungen dieses Typs führen weiterhin zur Abgabe eines schwachen Ausgangssignals. Dies liegt daran, daß die Platte relativ dick ist. Hall-Platten mit einem starken Ausgangssignal, die demgemäß dünn sind, weisen ihre elektrischen Anschlüsse an der Oberseite der Halbleiterplatte auf und sind bei dieser Art der Befestigung somit schwierig zu isolieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, d.h. eine Befestigungsvorrichtung für eine sehr dünne Hall-Platte zu schaffen, welche einen kleinen Luftspalt gewährleistet, so daß das Magnetfeld im Kern nicht geschwächt, ein starkes Ausgangssignal abgegeben wird und ein einfacher Aufbau gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich insbesondere aus den Merkmalen der beigefügten Patentansprüche.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungs beispiele. Es zeigt:

Fig. 1 das Messen eines Magnetfeldes in einem Eisenkern mit Hilfe einer Hall-Platte,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Hall Platte,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Befestigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung zusammen mit einer Hall-Platte,

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Fig. 4 schematisch ein Magnetfeld für die Befestigungsvorrichtung, wenn das Messen an einem Eisenkern vorgenommen wird, und

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit einer auf einer Platte aufgebauten Befestigungsvorrichtung .

Fig. 1 zeigt die bekannte Verwendung von Hall-Platten für das Messen der elektrischen Stromstärke. Ein Eisenkern 1 ist mit einer Spule 2 versehen, durch die ein Strom I fließt, welcher gemessen werden soll. Ein Spalt 3 im Eisenkern nimmt eine Hall-Platte 4 auf, durch die ein Magnetfeld B verläuft. Die Feldstärke des Magnetfeldes hängt vom Strom I ab. Ein bekannter Strom I. wird der

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Hall-Platte zugeführt, deren Ausgangssignal V. diesem Strom und dem Magnetfeld B entspricht. Das Ausgangssignal V. ist so ein Maß des Stromes I .

Es ist häufig wünschenswert, daß das Ausgangssignal V.

im Verhältnis zum zu messenden Strom I groß ist. Das

Ausgangssignal V. steht im umgekehrten Verhältnis zur Dicke der Hall-Platte, so daß es als eine wesentliche Bedingung anzusehen ist, die Hall-Platte dünn auszuführen. Fig. 2 zeigt eine bekannte derartige Hall-Platte 15. Eine Platte 5 aus Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium- oder Galliumarsenid, hat auf ihrer Oberseite 6 eine aktive Schicht 7. Diese Schicht ist mit Anschlußflächen 8 für den Strom I. und Anschlußflächen 9 für das

Messen des Ausgangssignals V, versehen. Die aktive Schicht 7 und die Anschlußflächen 8 und 9 werden dadurch erzielt, daß eine Doping-Substanz an der Oberseite der Platte in das Basismaterial verteilt wurde. Die Schicht 7 und die Anschlußflächen, deren Dicke nur ungefähr 1 pm beträgt,

haben im Vergleich mit dem Basismaterial der Platte 5 einen niedrigen spezifischen Widerstand. Die Anschlußflächen befinden sich auf der Oberseite 6 der Platte 5, so daß die Anschlußdrähte mittels einer herkömmlichen Herstellungstechnik auf die Flächen angebracht werden können.

Zum Erzielen eines großen Ausgangssignals V. ist es eine wesentliche Bedingung, daß die Magnetfeldstärke an der Hall-Platte groß ist. Wie bereits erwähnt worden ist, ist eine Bedingung hierfür ein kleiner Luftspalt, obwohl die Feldstärke dadurch beeinträchtigt werden kann, daß das Magnetfeld an der Hall-Platte konzentriert wird.

in Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der diese Anforderungen realisiert sind. Zwei Polplatten 11 und 12 aus ferromagnetischem Material haben jeweils Vorsprünge 13 und 14, welche einander gegenüberliegen und deren gegenüberliegende Flächen parallel sind. Ein Luftspalt ist zwischen den Vorsprüngen ausgebildet. Die gegenüberliegenden Flächen der Vorsprünge sind beträchtlich kleiner als die der Polplatten. Die zuvor beschriebene Hall-Platte 15 ist im Luftspalt angeordnet. Ein Rahmen 10 aus dielektrischem Material zwischen den Polplatten, der die Vorsprünge umgibt, bestimmt den Abstand zwischen den Polplatten und dadurch die Breite des Luftspaltes. Die Polplatten sind mit Hilfe eines Klebstoffes am Rahmen angebracht. Der Rahmen ist durch ein unteres Teil 10a und ein oberes Teil 10b zusammengesetzt. Mit ihrer Unterseite ist die Hall-Platte am Vorsprung 14 angebracht, d.h. mit Hilfe eines Klebstoffes, wobei ihre Oberseite 6 in einem geringen Abstand vom Vorsprung 13 sich befindet. Das Basismaterial der Platte 5 bildet eine Isolierschicht zwischen der aktiven Schicht 7 und

dem Vorsprung 14. Die elektrischen Verbindungsdrähte 16 verbinden die Anschlußflächen 8 und 9 mit den Anschlußflächen 1.7 am unteren Teil 10a des Rahmens. Andererseits sind diese elektrisch mit den äußeren Anschlußflächen 18 an der Außenseite des Rahmens mit Hilfe von Stromleitern 19 verbunden. Die Anschlußflächen 17 und sind zusammen mit den Stromleitern 19 am unteren Teil 10 des Rahmens durch ein Verfahren angebracht, durch welches gedruckte Schaltkreise hergestellt werden, bevor das obere Teil 10b des Rahmens auf das untere Teil aufgebracht wird.

Der Luftspalt der zuvor beschriebenen Befestigungsvorrichtung kann klein sein, da sich um die Hall-Platte kein Isolationsmaterial befindet. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen 13 und 14 muß nur groß genug sein, damit die Platte 5 dazwischen mit Raum für die Anschlußdrähte 16 aufgenommen werden kann. Das Magnetfeld der Hall-Platte ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Polplatten 11 und 12 stoßen mit ihren nach außen gerichteten Flächen gegen die Pole des Eisenkerns 1. Durch die Polplatten, deren Mindestabstand voneinander an den Vorsprüngen 13 und 14 vorherrscht, wird das Magnetfeld B dort konzentriert.

Der Rahmen umfaßt bei dieser Ausführungsform zwei Teile 10a und 10b. Natürlich kann der Rahmen auch einstückig ausgebildet sein, und zwar mit Öffnungen für die elektrischen Stromleiter an die Hall-Platte. Die Befestigungsvorrichtung der im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Art ist, wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, eine Kapsel, welche abgedichtet sein kann und sehr hohen Anforderungen an Impermeabilität standhalten kann. Der Rahmen 10 besteht in solch einem Fall

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aus undurchlässigem Material, beispielsweise Keramikmaterial, und die Polplatten sind durch Glasmaterial oder Lötmaterial am Rahmen angebracht. Im letzteren Fall ist der Rahmen an den Polplatten mit einer Metallbeschichtung versehen, so daß das Lötmaterial daran haften kann.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, wo eine Befestigungsvorrichtung 20 auf einer Stromkreisplatte 21 aufgebaut ist, die elektrische Stromkreise 22 trägt, wobei die Stromkreisplatte ein Teil der Befestigungsvorrichtung ist. Die Polplatte ist an die Unterseite der Stromkreisplatte angebracht, wobei ihr Vorsprung 14 in ein Loch der Stromkreisplatte ragt. An der Oberseite der Stromkreisplatte befindet sich ein Rahmenteil 24, welches so angebracht ist, daß es dieses Loch umgibt. Die Polplatte 11 ist so auf dem Rahmen angebracht, daß ihr Vorsprung 13 dem Vorsprung 14 direkt gegenüberliegt. Die Hall-Platte 15 am Vorsprung 14 ist mit den elektrischen Stromkreisen 22 der Stromkreisplatte verbunden, und zwar über Verbindungsdrähte 16 und Verbindungsleitungen 23, die auf der Oberfläche der Stromkreisplatte aufgedruckt sind.

Leerseite -

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DlPU-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-INQ. W. LEHN

DIFL.-ING. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS . DlPL₁-INa. K. GORG

D1PL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

41 864 p/hl

Telefonaktiebolaget L M Ericsson Stockholm / Schweden

Befestigungsvorrichtung zum Halten einer Hall-Platte in einem Magnetfeld

Patentansprüche

^f1 / Befestigungsvorrichtung zum Halten einer Hall-Platte auf einer Schaltkreisplatte in einem Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltkreisplatte (21) mit einem Durchgangsloch versehen ist, daß eine Polplatte (12) aus ferromagnetischem Material an einer Seite der Schaltkreisplatte angebracht ist, daß die Polplatte einen Vorsprung (14) aufweist, der in das Loch (16) eingesetzt ist, daß auf der Stirnfläche des Vorsprungs (14) die HaIl-Platte (15) angeordnet ist, daß eine zweite Polplatte (11) aus ferromagnetischem Material mittels eines Abstandsstückes (24) auf der anderen Seite der Schaltkreisplatte (21) gerade gegenüber dem Loch (16) angeordnet ist, so daß ein Luftspalt zwischen der zweiten Polplatte (12) und dem Vorsprung (14) der ersten Polplatte (12) ausgebildet ist.

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2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (24) ein geschlossener Rahmen ist.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreisplatte (21) und das Abstandsstück (24) aus keramischem Material bestehen.
4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polplatten (11,12) mit Hilfe eines diffusionsundurchlässigen Materials am Abstandsstück (24) bzw. an der Schaltkreisplatte (21) befestigt sind.