一种推挽式x轴磁电阻传感器的制造方法_2

文档序号:9373628阅读:来源:国知局
传感单元串和挽磁电阻传感单元串,且位于每个磁电阻传感单元串的正上方或者正下方,且电流方向一致。
[0020]所述校准线圈包含一个正的端口和一个负的端口,两端通过电流时,其所产生的校准磁场幅度范围在所述磁电阻传感单元的线性工作区域内。
[0021]所述校准电流可以设定为一个电流值,或者为多个电流值。
[0022]所述重置线圈包含两个端口,当两端口通过电流时,其所产生的重置磁场大小为高于所述磁电阻传感单元的饱和磁场值。
[0023]所述重置电流可以为脉冲电流,直流电流。
[0024]所述重置线圈和校准线圈为高导电率材料,包括Cu,Au或Ag。
[0025]所述软磁通量集中器为包含Fe,Ni或Co等元素中的一种或多种的合金软磁材料。
[0026]所述衬底材料为玻璃或硅片,且所述衬底上含有ASIC或所述衬底与另外的ASIC芯片相连接。
[0027]所述重置线圈和/或校准线圈位于所述衬底之上且磁电阻传感单元之下,或者磁电阻传感单元和软磁通量引导器之间或者软磁通量引导器之上。
[0028]所述重置线圈和/或校准线圈和所述错列排列的U或和H软磁通量引导器、推挽式磁电阻传感单元电桥之间采用绝缘材料隔离,所述绝缘材料为Si02,Al2O3, Si3N4,聚酰亚胺或光刻胶。
【附图说明】
[0029]图1为U形软磁通量集中器结构图;
图2为H形软磁通量集中器结构图;
图3为软磁通量集中器错列间隙图;
图4为软磁通量集中器未错列间隙图:a)第一类未错列间隙;b)第二类未错列间隙;图5为错列软磁通量集中器阵列的单个间隙列及其标号图:a)软磁通量集中器K为奇数,b)软磁通量集中器K为偶数;
图6为错列U形软磁通量集中器阵列结构图;
图7为X外磁场中错列U形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图;
图8为X外磁场中L间隙列处Hx磁场分量分布图;
图9为Y外磁场中错列U形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图;
图10为Y外磁场中L间隙列处Hx磁场分量分布图;
图11为错列U形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图一; 图12为错列U形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图二 ; 图13为错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构图;
图14为X外磁场中错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图; 图15为X外磁场中间隙列处Hx磁场分量分布图;
图16为Y外磁场中错列U、H混合形软磁通量集中器阵列结构磁力线分布图;
图17为Y外磁场中间隙列处Hx磁场分量分布图;
图18为错列U、H混形软磁通量集中器的全桥结构中的错列间隙和未错列间隙连接图;
图19为错列U形软磁通量集中器阵列全桥推挽式X轴磁电阻传感器结构图;
图20为错列U、H混合形软磁通量集中器阵列全桥推挽式X轴磁电阻传感器结构图; 图21为包含校准线圈的错列U形推挽式X轴磁电阻传感器结构图;
图22为包含重置线圈的错列U形推挽式X轴磁电阻传感器结构图;
图23为包含校准线圈的错列U、H混合形推挽式X轴磁电阻传感器结构图;
图24为包含重置线圈的错列U、H混合形推挽式X轴磁电阻传感器结构图;
图25为错列间隙列截面上的校准线圈所产生的磁力线分布图;
图26为错列间隙列截面上的磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图;
图27为垂直于磁电阻传感单元串的截面上重置线圈所产生的磁力线分布图;
图28为垂直于磁电阻传感单元串的截面上磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图;
图29为推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图;
图30为包含校准线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图;
图31为包含重置线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图;
图32为包含校准线圈和重置线圈的推挽式X轴磁电阻传感器截面结构图。
【具体实施方式】
[0030]下面将参考附图并结合实施例,来详细说明本发明。
[0031]实施例一
图1和图2分别为两种典型的软磁通量集中器结构图,其中,图1为U形软磁通量集中器,图2为H形软磁通量集中器,所述软磁通量集中器都包括barl和bar2两个矩形长条,以及O磁阻桥,其中barl长条位于正X向,bar2长条位于负X向,两者长轴为Y方向,短轴为X方向,O磁阻桥也为矩形,其长轴沿X方向,短轴沿Y方向,O磁阻桥长轴两端连接barl和bar2长条。对于图1所示U形软磁通量集中器,barl长条和bar2长条的正Y端对齐和/或负Y端对齐,barl长条和bar2长条的正Y端或负Y端与O磁阻桥进行连接,且barl长条和bar2长条之间形成Ug间隙,对于图2所述H形软磁通量集中器,barl长条和bar2长条的中点通过O磁阻桥连接,barl长条和bar2长条之间形成负Y向间隙Hgl和正Y向间隙 Hg2。
[0032]图3为两个软磁通量集中器之间形成错列结构以及对应的错列间隙示意图,图3为F(I)软磁通量集中器和F(2)软磁通量集中器形成的错列结构,其中F(I)软磁通量集中器的其中一个长条bar2进入F(2)软磁通量集中器的间隙Hgl,F(2)软磁通量集中器的其中一个长条barl进入F(I)软磁通量集中器的间隙Ug、Hgl或者Hg2,则称F(I)和F(2)形成错列结构,barl和bar2之间沿X方向形成错列间隙Gx,沿Y方向形成正Y向间隙Gyl和负Y向间隙Gy2,为了说明方便,本图只给出了 U和H形软磁通量集中器的情况,实际上还可以包括两个U形软磁通量集中器、或者两个H形软磁通量集中器的情况。
[0033]图4为软磁通量集中器之间形成未错列间隙示意图,所述未错列间隙有两种形式,即第一类未错列间隙和第二类未错列间隙,其中,图4(a)中F(7)软磁通量集中器的bar2长条和F(9)软磁通量集中器的barl长条同时进入F(8)的Ug、Hgl或者Hg2间隙,且F (7)软磁通量集中器和F (9)软磁通量集中器分别和F (8)软磁通量集中器分别形成错列结构,而F(9)软磁通量集中器的barl和F(7)软磁通量集中器的bar2之间沿X方向形成第一类未错列间隙Gnx。
[0034]图4(b)为第二类未错列间隙,进入F(16)软磁通量集中器间隙Ug、Hgl或者Hg2的只有一个与之形成错列结构的F(17)软磁通量集中器的barl长条,则此时F(16)软磁通量集中器的barl长条和F(17)软磁通量集中器的barl长条之间形成第二类未错列间隙Gnlx,两个bar2长条之间也沿X方向形成第二类未错列间隙Gnlx。
[0035]实施例二
对于由U形软磁通量集中器、H形软磁通量集中器以及U、H形混合软磁通量集中器三种错列软磁通量集中器阵列所对应的推挽式X轴磁电阻传感器,磁电阻传感单元串分别位于错列间隙和未错列间隙处,依靠磁电阻传感单元串之间的互联来构成推挽式X轴磁电阻传感器,而推挽式X轴磁电阻传感器最重要的特征在于对于X外磁场具有增强测量作用,而对于Y外磁场则具有抵消作用,为了方便确定错列软磁通量集中器阵列中多个磁电阻传感单元串的属性,即到底属于推臂还是挽臂,以及相互之间的连接关系,有必要对所有的错列间隙和未错列间隙进行标号。
[0036]沿X方向,由于错列间隙和未错列间隙交替排列,如图5(a)所示,当软磁通量集中器数量K为奇数时,此时,定义所述错列间隙和未错列间隙的数字标号所构成的奇间隙集为:
A=[-(nl+0.5), -ηI,…,-1.5, -1, O, I, 1.5,…,nl, nl+0.5];
定义奇错列间隙:Al=[-nl,...,-1, I,…,nl] ;nl=(K_l)/2 定义奇未错列间隙:
A2=[-(nl+0.5),…,-1.5,1.5,—,nl+0.5];
当间隙列中软磁通量集中器数量K为偶数时,如图5(b)所示,此时,定义偶间隙集为:B= [_n2_0.5, ~n2,…,_1,_0.5, O, 0.5, I,…,n2, n2+0.5];
定义偶错列间隙:Bl=[-n2,…,-1,1,…,n2] ;n2=(K~2)/2 定义偶未错列间隙:Β2=[-η2-0.5,…,-0.5,0.5,η2+0.5];
其中O对应中间间隙标号,正整数和正分数分别对应所述正X向错列间隙和未错列间隙标号,负整数和负分数分别对应所述负X向错列间隙和未错列间隙标号;
图6为软磁通量集中器Κ=6的错列U形软磁通量集中器阵列1,包括I (1),1 (2),…,I (N)个(N为大于等于3的整数)U形软磁通量集中器,其中,第I (m)个(m为大于I小于等于N的整数)U形软磁通量集中器和第I (m-Ι)个U形软磁通量集中器之间形成错列结构,且错列间隙均为Gx,正Y向和负Y向间隙同为Gy,且第一类未错列间隙均为Gnx,第二类未错列间隙为Gnxl,N可以为奇数,也可以为偶数,在本例中N=6,位于中间的即第2到第N-1的U形软磁通量集中器具有相同的尺度,其barl和bar2长条Y向长轴为Lyl,短轴为LxI,零磁电阻桥Y向尺度为Lyml,X向尺度为Lxml,而第I和第N的U形软磁通量集中器的未错列长条即第I个U形软磁通量集中器的barl和第N个U形软磁通量集中器的bar2长条Y向尺寸为Ly2=Lyl+Gy,其X向尺寸为Lx2,Lx2大于Lxl尺寸。
[0037]图7为错列U形软磁通量集中器阵列I在X方向外磁场作用下的磁力线分布图,可以看出,在错列间隙和未错列间隙中间,具有X向磁场分布特征,其中图6所示的L直线上的X向磁场分量分布如图8所不,所有间隙处的磁场相对于GO对称,其中负X方向相邻间隙即G-0.5/G-l, G-1.5/G-2具有反向磁场,且幅度接近,同样按照对称性,G0.5/G1,Gl.5/G2也具有反向磁场,幅度接近。
[0038]图9为错列U形软磁通量集中器阵列I在y方向外磁场作用下的磁力线分布图,可以看出,在错列间隙和未错列间隙中间,同样具有X向磁场分布特征,其中图6所示L直线上的X向磁场分布如图10所示,同样,所有间隙处的磁场相对于GO对称,其中标号为分数的间隙处,第一类未错列间隙处磁场均接近于0,或第二类未错列间隙处G-2.5和G2.5磁场在X外磁场和Y外磁场处幅度变化较小,错列间隙G-1,G-2具有相反的磁场方向,幅值接近,由于对称性,Gl, G2也具有相反的磁场方向,且幅值接近。
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