JP2017219539A - 一体化された磁場コンセントレータを有する磁場センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1次元磁場センサが、支持物(7)、単一の細長い磁場コンセントレータ(4)、またはエアギャップ(6)により分離される2つの磁場コンセントレータ(4、5)、および少なくとも1つの磁気センサ素子(8)を備え、磁場コンセントレータ、または2つの磁場コンセントレータの両方が、ギャップ(10;11;12)により互い分離される少なくとも2つの部分(9)からなる。2次元磁場センサが、支持物、ギャップにより互いに分離される少なくとも3つの部分からなる単一の磁場コンセントレータ、および少なくとも2つの磁気センサ素子を備える。
【選択図】図2
Description
−1つまたは複数の磁場コンセントレータの個々の部分で磁場がより均一に分布し、それにより飽和限界の増大がもたらされること;
−増幅率の低減、および
−望ましくないオフセットおよび感度のドリフト、ならびに望ましくない磁気ヒステリシス効果を生み出す、機械的応力の低減。
図1は、従来技術による(欧州特許第772046号明細書に記載された原理による)1次元磁場センサの構造を概略的に示す。磁場センサは、4つの水平方向ホール素子、すなわちホール素子3.1〜3.4が埋め込まれた活性表面2を有する半導体チップ1、ならびに半導体チップ1の活性表面2上に配置され、第1のギャップ6により分離される2つの磁場コンセントレータ4および5を備える。2つの磁場コンセントレータ4および5は、X−軸に沿って配置され、X−軸に対して対称に形成される。磁場センサは、X−軸の方向を指す磁場の成分を検出する。2つのホール素子3.1および3.2は、第1の磁場コンセントレータ4の縁部の領域内に配置され、この領域内では、負のZ−方向を指す磁場の磁力線が、2つのホール素子3.1および3.2に集中する。2つのホール素子3.3および3.4は、第2の磁場コンセントレータ5の縁部の領域内に配置され、この領域内では、正のZ−方向を指す磁場の磁力線が、2つのホール素子3.3および3.4に集中する。2つのホール素子3.1および3.2は、第1の対または第1のクラスタを形成し、互いに対して平行に結合される。2つのホール素子3.3および3.4は、第2の対または第2のクラスタを形成し、ホール素子3.1〜3.4の4つの出力信号と正しい符号を結びつけて、磁場のX成分に比例する単一の出力信号にするために、互いに対して平行に、かつ第1の対のホール素子3.1および3.2に逆平行に結合される。ギャップ6は所定の幅Bを有する。磁場コンセントレータ4および5は2つの機能を有する。一方では、磁場コンセントレータ4および5が、測定すべき磁場をX−方向からZ−方向へ局所的に回転させ、それによって、Z−方向を指す磁場の成分を感知可能な水平方向ホール素子を使って磁場の測定ができるようにする。他方では、磁場コンセントレータ4および5が、ホール素子3.1〜3.4の位置で磁場をG倍に増幅する。
図7は、従来技術による(欧州特許第1182461号明細書に記載された原理による)2次元磁場センサの構造を示す。磁場センサは、4つの対またはクラスタ18.1〜18.4を形成する8つの水平方向ホール素子が埋め込まれる活性表面2を有する半導体チップ1、および半導体チップ1の活性表面2上に配置される円形磁場コンセントレータ17を備える。磁場コンセントレータ17の形状、およびホール素子または対8.1〜8.4の位置が、X−軸およびY−軸により形成される座標系の原点を中心とする90°の回転に対して不変である。2つの対18.1および18.3はX−軸上にあり、2つの対18.2および18.4はY−軸上にあり、これらの対のすべてが磁場コンセントレータ17の縁部に近接し、この縁部では、縁部の領域内で磁場コンセントレータ17に入る、または前記コンセントレータを離れる磁力線が、これらの対のすべてに集中する。
Claims (7)
- 磁場センサであって、
支持物(7)、
前記支持物(7)の上に配置され、前記支持物(7)に固定して接続され、第1のギャップ(6)により分離される正確に2つの磁場コンセントレータ(4、5)、および、
少なくとも1つの磁気センサ素子(8)、を備え、
前記少なくとも1つの磁気センサ素子(8)が前記第1のギャップ(6)の領域内に配置され、前記第1のギャップ(6)の前記領域内では、前記一方の磁場コンセントレータ(4)から出て前記他方の磁場コンセントレータ(5)に入る磁力線が前記少なくとも1つの磁気センサ素子(8)に集中し、
前記2つの磁場コンセントレータ(4、5)が、第2のギャップ(10;11;12)により互いに分離される少なくとも2つの部分(9)からなり、かつ、
前記第2のギャップ(10、11、12)の幅が前記第1のギャップ(6)の幅より狭いことを特徴とする磁場センサ。 - 磁場センサであって、
支持物(7)、
前記支持物(7)の上に配置され、前記支持物(7)に固定して接続される単一の磁場コンセントレータ(4)、および、
少なくとも1つの磁気センサ素子(8)、を備え、
前記少なくとも1つの磁気センサ素子(8)が前記磁場コンセントレータ(4)の縁部の領域内に配置され、前記磁場コンセントレータ(4)の前記縁部の前記領域内では、前記縁部の前記領域内で前記磁場コンセントレータ(4)から出る磁力線が前記少なくとも1つの磁気センサ素子(8)に集中し、
前記磁場コンセントレータ(4)が、ギャップ(10)により互いに分離される少なくとも2つの部分(9)からなること、および、
どの磁気センサ素子も、前記ギャップ(10)の前記領域内に存在しないことを特徴とする磁場センサ。 - 前記磁場コンセントレータ(4)が細長く、前記少なくとも1つの磁気センサ素子(8)が、前記磁場コンセントレータ(4)の長手方向端部の領域内に配置されることを特徴とする、請求項2に記載の磁場センサ。
- 前記磁気センサ素子(8)の数が2つであり、前記磁気センサ素子(8)が互いに直径方向に対向して置かれることを特徴とする、請求項3に記載の磁場センサ。
- 磁場センサであって、
支持物(7)、
前記支持物(7)の上に配置され、前記支持物(7)に固定して接続される単一の磁場コンセントレータ(17)、および、
測定すべき磁場の2つの異なる成分を検出するのに役立つ、少なくとも2つの磁気センサ素子(8)、を備え、
前記磁場コンセントレータ(17)が、ギャップ(10;11;12;13)により互いに分離される少なくとも3つの部分(9)からなること、
前記磁気センサ素子(8)が、前記磁場コンセントレータの縁部の領域内に配置されること、および、
どの磁気センサ素子も、前記ギャップ(10;11;12;13)の前記領域内に存在しないことを特徴とする磁場センサ。 - 前記支持物(7)が半導体チップ(1)である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁場センサ。
- 1つまたは複数の前記磁気センサ素子(8)が、水平方向もしくは垂直方向の1つもしくは複数のホール素子、またはAMR、またはGMR、または1つもしくは複数のフラックスゲージセンサである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁場センサ。
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