一种集成磁结构的制作方法

本发明涉及磁传感器领域。本发明更具体地涉及一种采用集成磁集中器(imc)的磁传感器。

背景技术：

在不同的技术领域，例如电子装置及集成装置、传感器、指南针，工业应用或汽车应用(例如齿轮齿传感器、转向角或传输位置传感器等)等领域，磁场检测及定向性是具有优势的。磁传感器应高度集成，紧凑小巧，物美价廉并具有高灵敏度。传统上，采用霍尔传感器，但其磁场灵敏度往往还不够满足于速度，分辨率及灵敏度日益增长的要求。

软磁材料可以用于磁通集中器。通量集中允许重新定向场线并将场线集中在预定区域，以便可以放置磁感测元件。即使所述感测元件仅覆盖较小的区域和/或信号弱，通过增加感测元件场线的数量，一般会导致较高的检测信号。因此，总体来说，磁集中器可以用于提高磁传感器的灵敏度。

采用特殊设计的传感器可以进一步提高灵敏度，例如基于巨磁电阻(gmr)带，隧道磁电阻(tmr)或异向性磁电阻(amr)元件之类的超材料的传感器，其表现出高于霍尔传感器的磁场灵敏度。

美国专利8957679公开了一种用于测量磁场中一个或多个元件的组件，展现了其高灵敏度。该组件包括通量集中器并采用层电阻，所述通量集中器由软磁表面区域组成，所述层电阻展现了由巨磁电阻(gmr)效应产生的电阻变化，担当磁敏元件的角色。为了获得两个正交方向中的磁场，通常采用两个镜像对称布置的集中器。但是，两个集中器的使用也增大了组件的尺寸，使其对于例如在汽车和齿轮齿传感器中使用的集成装置，可携带及可穿戴装置等来说不太理想。

磁通集中器局部改变了其周围磁场的形状，因此，也允许感测不同于磁传感器灵敏度方向中的磁场。为了测量例如设置有两个具有大致相同灵敏度方向的传感器的平面内两个不平行方向中的磁场，每个传感器可以设置有独立的imc结构，用于局部分散磁场，因此，允许测量两个不平行方向中的场元件。当采用例如钉在基底上并对磁场相同方向灵敏的gmr元件时，必须谨慎地控制传感器中元件的方向，以避免错误读数。此外，也可能出现关于两个传感器之间的串扰问题。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目标是提供一种集中器以及一种紧凑型磁传感器，其可以测量平面内多于一个方向上的磁场的磁通密度。

本发明涉及一种磁传感器，其包括在限定了平面的基底上的至少三个磁通集中器部分，所述至少三个部分之一与其他部分之一相邻且被间隙分隔开。所述传感器至少包括第一磁感测元件并至少包括第二磁感测元件，所述第一磁感测元件定位为用于感测第一部分与第二部分之间的间隙内或该间隙附近的磁通密度，所述第二磁感测元件定位为用于感测所述第一部分与第三部分之间的间隙内或该间隙附近的磁通密度。例如，所述至少第一感测元件与所述至少第二感测元件设置在间隙内或靠近间隙。在提及感测元件定位为靠近所述间隙的位置的情况下，可以是指离间隙中心一定距离的位置，该距离不远于与间隙长度与磁通集中器的厚度之和对应的距离。

所述磁传感器进一步包括进一步的感测元件，用于测量与所述基底垂直的方向上的所述磁场的变化。

本发明实施例的优势在于，可以测量由imc结构的不对称性导致的bz磁场的磁场线的偏差。

本发明实施例的优势在于，可以获得相同位置处的两个信号的测量数据，因此，减小了所述感测元件和磁铁的偏移。

本发明实施例的优势在于，所述平面内的所述磁场在被所述传感器感测之前总是被imc结构重新定向。换言之，所述传感器元件仅暴露于由所述imc重新定向的平面上的磁场中。因此，所述imc有利地担当平面场的屏蔽物，具有覆盖360度的一致的磁增益的优势。

所述imc结构可以与例如外部均匀场一起使用，该外部均匀场例如由偶极磁铁产生的磁场。

所述部分的形状和/或所述部分之间的间隙的形状与宽度可以适配成引导所述集中器部分中的外部磁场的磁场线，使得所述感测元件处的所述磁场代表所述外部磁场的方向与强度。

本发明实施例的优势在于，所述传感器可以使用单个传感器测量贯穿所述基底的平面内正交方向上的基底中的所述磁场及该磁场的方向，因此，获得一种紧凑且可高度集成的传感器。进一步优势在于所述部分的形状与所述部分之间的间隙可以适配，使得每个集中器中的场线的数量是入射磁场相对于所述传感器任一轴线的方向的函数。

所述感测元件可以对所述基底的平面内相同方向上的磁场灵敏。

所述第一部分，所述第二部分及所述第三部分可以是非线性布置。所述第一部分，所述第二部分及所述第三部分可以是三角形布置。换言之，所述第一部分，所述第二部分及所述第三部分彼此不对准或者不定位在单条线上。

所述第一部分可以包括磁导率高于所述基底的磁材料。所述第二部分可以与所述第一部分相邻，并可以包括磁导率高于所述基底的磁材料，所述第二部分进一步通过至少包含磁感测元件的第一间隙与所述第一部分隔开。所述第三部分，例如至少另一部分，可以与所述第一部分相邻，并通过第二间隙与所述第一部分隔开，并且所述第三部分可以至少包含磁感测元件。所述第三部分可以包括磁导率高于所述基底的磁材料。

第一间隙可以包括具有截面的至少一个边界，所述第二间隙包括具有不同截面的至少一个边界，其中该至少两边界彼此平行，所述磁感测元件布置为最接近该平行的边界。本发明实施例的优势在于，所述传感器可以包括同一基底中的平行的用引脚固定感测元件(例如gmr探针)。

所述传感器可以确切地包括三个集中器部分。

所述传感器可以包括四个集中器部分，第四集中器部分通过间隙与所述第二部分并与所述第三部分隔开，该间隙的最小宽度小于所述第四部分与所述第一部分之间的间隙的最小宽度。本发明实施例的优势在于，所述传感器可以容易地放置。

所述磁传感器可以包括两个正交对称的轴线。

所述磁传感器可以具有简单的轴对称性或者所述至少三个磁通集中器部分的配置可以具有简单的轴对称性。

所述磁传感器可以进一步包括冗余的感测元件。本发明实施例的优势在于可以获得差分感测。

所述感测元件可以配置为担当平衡电桥传感器。

所述感测元件可以对所述基底平面内相同方向上的磁场灵敏。本发明实施例的优势在于，在例如gmr探针或gmr带之类的引脚固定的感测元件的情况下，感测元件无需相对于彼此定向，从而易于制造。

所述进一步的感测元件可以定位在所述磁通集中器部分中的一个磁通集中器部分中的开口内，所述进一步的感测元件由所述磁通集中器部分的材料包围。

所述进一步的感测元件可以定位在由所述至少三个磁通集中器部分限定并由这些集中器部分之间的间隙限定的区域的外部。

所述感测元件可以是磁阻感测元件。

本发明也涉及了一种包含上述描述的传感器的集成电路。

本发明也涉及了上述描述的传感器用于位置确定的用途。

所附独立和从属权利要求阐述了本发明的具体及优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征及其他从属权利要求的特征适当地结合，并不仅仅作为在权利要求中明确阐述的内容。

通过参考下面描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且将得到说明。

附图说明

图1阐明根据本发明的的示例实施例，其包括具有两个感测元件的三个imc部分。

图2阐明相对于图1所示的实施例的y方向以四个不同的磁场角度跨越imc结构的表面的磁通线。

图3阐明利用图1的传感器测量的磁场y分量与外部磁场y分量作为相对于外部磁场的imc角度的函数的图。

图4阐明根据本发明的示例实施例，其包括四个imc部分，两个感测元件以及两个冗余的感测元件。

图5阐明相对于图4所示的实施例的y方向呈两个不同的磁场方向角度的磁通线。

图6阐明利用图4所示的传感器的实施例测量的外部磁场的正弦分量与余弦分量的图。

图7阐明根据本发明的两个实施例，它们包括进一步的感测元件，用于测量在与传感器的基底垂直的z方向上的场。

图8阐明根据具有非除圆形形状之外形状的传感器的本发明的两个实施例，其中，感测元件被包含在具有平行的壁的纵向间隙中。

图9阐明根据本发明的非圆形传感器的两个实施例，其中，感测元件靠近彼此平行的不同间隙的墙壁，间隙为楔形。

图10阐明根据具有四个和三个部分的传感器的本发明的两个实施例，其中每一者具有两对感测元件。

图11示出根据本发明实施例的两个示例非对称实施例。

附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明性目的，有些元件的尺寸可能夸大并没有按比例绘制。

权利要求中任何参考标记不应被解释为限制范围。

在不同附图中，相同的参考标记指相同或类似的元件。

具体实施方式

本发明将以一些特定实施例进行描述，并以某些附图作参考，但是本发明并不限于此，但仅限于权利要求。描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明性目的，有些元件的尺寸可能夸大并没有按比例绘制。为了实践本发明，尺寸以及相对尺寸并不对应于实际减少。

此外，说明书与权利要求中的术语第一，第二等是用于在相似的元件之间进行区分的，并不是必然用于描述无论是时域上的、空间上的、按排名的或其他任何方式的序列。需要理解的是，在合适的条件下这些术语可以互换，此文描述的本发明实施例能够以其他此文描述或阐明的顺序操作。

另外，说明书与权利要求中的术语上，下等用于描述性目的，并非用于描述相对位置的。需要理解的是，在合适的条件下这样使用的术语可以互换，此文描述的本发明实施例能够以此文描述或阐明的定向之外的定向来操作。

需要注意的是，权利要求中的术语“包括”不应解释为局限于后续列出的装置；该术语不排除其他元件或步骤。因此，该术语应解释为指定所涉及的阐述特征、整数、步骤或组件、或上述各项的组的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或组件或上述各项的组的存在或附加。因此，表述“设备包括装置a和装置b”的范围不应限制为“仅由组件a和b组成的设备”。这意味着对于本发明而言，设备的仅有的相关组件是a和b。

贯穿说明书的“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特点被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，出现在说明书不同地方的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非必然指同一实施例，而是可以指同一实施例。进一步地，在一个或多个实施例中，特定的特征，结构或特点可能以任何合适的方式组合，所披露的一种或多种实施例对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

同样地，应当理解，在本发明示例性实施例的描述中，为了简化本公开以及帮助理解各种发明性方面中的一个或多个方面，本发明的各种特征有时在单个实施例，附图或其描述中被分组在一起。然而，本公开的方法并不解释为反应下面的意图：要求保护的发明需要比每一项权利要求明确陈述的的特征更多的特征。相反，如下述权利要求所反映，发明性方面在于少于单个前述所公开的实施例的所有特征。因此，附于具体实施方式之后的权利要求明确地纳入具体实施方式中，并且每一项权利要求作为本发明的单独实施例而独立存在。

此外，虽然本文描述的一些实施例包括了被包含在其他实施例中的一些特征而不包括被包含在其他实施例中的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在处于本发明的范围内，并形成不同的实施例。例如，在所附权利要求中，要求保护的实施例能以任何组合来使用。

在本文提供的描述中，提出了许多具体的细节。但是要理解的是，即使没有这些具体细节也可实施本发明实施例。在其他情况下，为了不混淆说明书的理解，未详细地示出众所周知的方法，结构和技术。

当在本发明的实施例中提及“感测元件”时，指的是对磁场灵敏并可以提供可测量响应的传感器的部分，该响应给出所感测的磁场(例如，其磁通)的强度的信息。本发明的传感器包括若干个分布于预定位置处的感测元件以及“磁通集中器”，磁通集中器是装置，通常实现为包含适于重新定向磁通线的材料的表面区域。集中器通常集成在基底中，形成“集成磁集中器”(icm)。本发明的传感器包括若干icms，或者相反包括通过间隙彼此分隔开的多个icm部分。部分对之间的路径由部分的形状以及其之间的距离(间隙宽度)以预定的可测量的方式决定。当在本发明的实施例中提及“部分对”时，是指彼此相邻并通过间隙分隔开的两个部分。在本发明的框架中，如果至少一个部分是不同的，则一对被认为不同于另一对。这意味着，例如，对于一套三个部分，可以获得两个部分对，部分中的一个部分对对于这两对是共同的。

当在本发明的实施例中提及“间隙”时，是指两个部分之间的空白空间，但也指填充有一些材料(例如顺磁材料(例如塑料)或磁导率小于imc(例如最大具有imc磁导率一半)的磁材料)的两个部分之间的空间。

在第一方面，本发明涉及包括被间隙分隔开的多个感测元件以及imc的磁传感器。这些imc以及间隙相对于感测元件布置，以便将两个icm之间的磁通量引导向至少一个感测元件。这些imc以及感测元件被包含在单个的传感器中。感测元件的单独输出以及不同感测元件的读数的组合(例如比例)给出了磁场的强度以及方向的信息。

在下文中，将考虑传感器包括一个imc，该imc被分成通过间隙分隔开的三个或更多个部分，而不是多个imc。这些部分完全通过间隙彼此分隔开。这些间隙不必是单向性的也不必是纵向的。例如，间隙的壁例如在某些部分可以是楔形，但是，其也可以包括具有不同几何形状的部分。该传感器包括多个感测元件，以感测imc的部分中的至少一些部分之间的间隙内或附近的磁通密度。这些感测元件可以定位在间隙中，基底的表面上或嵌入基底内并设置在部分对之间。这些感测元件可以靠近间隙，例如，离间隙中心一定距离，该距离等于间隙长度与集中器厚度之和，或小于该距离。部分以及间隙相对于多个个感测元件布置，以便引导场线穿过感测元件。强度可以从感测元件响应的强度获得。磁通方向可以从感应的响应比例获得，因此，根据本发明实施例的传感器可以测量多个(例如正交)方向上的穿过基底并在基底内的磁通量，同时传感器也很紧凑。

感测元件可以包括任何适合的对磁场灵敏并且展现可测量反应性的材料或其混合物。有利的元件可以展现高面内灵敏度。例如，可以使用垂直霍尔板，也可以使用水平霍尔板。这些元件可以展现磁阻效应，例如巨磁电阻(gmr)效应，隧道磁电阻(tmr)效应等。在一些实施例中，元件可以包括若干个展现这些特征例如gmr的多层材料。gmr结构的优势在于，例如，其具有高于传统霍尔传感器的灵敏度，后续工艺中可能引入这些结构，其是传感器厂商一种快速又经济的途径。也可以使用固定结构，例如固定的磁阻结构。本发明实施例的一个优势在于，由于间隙以及imc的设置而非朝向固定元件本身的方向，基底平面的两个方向，例如两个垂直方向可以在根据本发明的传感器内独立测量，故提供的固定结构无需优化其方向性。因此，无需通过昂贵、耗时易出错的后续工艺或转印来提供以及对准这些元件，减少厂商成本。也无需提供每一方向上不同模具内的难以对准且昂贵的元件或传感器。

本发明的传感器包括若干个分布在imc内的传感器区域上的感测元件，例如这些部分之间可选地，包括冗余感测元件，可选地，也包括imc外的或者开口内的附加感测元件，例如用于读取垂直于基底方向上的磁场感测元件。

imc可以设置在专用芯片中，专用芯片可安装在需要测量磁性的装置或部分中，例如节气门位置传感器、齿轮齿、转向角传感器等。在一些实施例中，imc可以设置在具有其它集成元件的芯片基底中，例如连接垫，互补金属氧化物半导体(cmos)电路，读取电路等。

将参照附图进一步示出特定实施例。

根据本发明至少一些实施例的传感器设置在基底中。传感器提供由基底限定的平面中的至少两个方向例如垂直方向的测量。图1示出包括基底100以及两个感测元件101与102的传感器的一个示例实施例，两个感测元件101与102设置在三个imc部分103、104、105之间的间隙中。imc部分包括至少一种导磁率高于基底材料的材料，以便磁通更易于穿越形成imc的材料。在本发明的实施例中，imc通常包括软磁材料，例如镍、铁，其合金或其化任何合适的材料。imc可以被电镀。在一些特定示例中，imc的厚度为10微米至30微米，其可能由例如镍铁(镍浓度高达23％)制成。

根据本发明实施例的传感器包括被划分为三个或更多个部分的imc，其中可以限定至少两对部分。在图1的示例中，在存在三个磁集中器部分的情况下，这三个部分限定两个预定对，并且感测元件设置于每两对之间、在每个间隙的区域中。在一些实施例中，形成两对的部分之间的距离可以很小或最短(例如小于剩余对部分之间的距离)，间隙具有足够的宽度以适配感测元件。每个磁集中器部分可能包括相同材料，以便允许简单的制造工艺。但是，本发明不限于此，可以选择性地使用甚至使用具有不同磁矫顽力的不同材料。imc可以设置在集成电路的表面上，传感器可以嵌入表面或沉积在表面上。

多个部分通过间隙隔开，间隙包括与基底相同的材料或者包括满足相同要求即矫顽力高于imc材料的不同材料。在一些实施例中，间隙填充有空气或模化合物(塑料)。多个部分之间的距离不需要相同。间隙可能包括宽部和薄部。为了迫使磁通线朝向预定区域以及为迫使磁通线穿越间隙的特定部分，有利地选择间隙的特定方向以及宽度。优选地，感测元件101、102(例如gmr磁探针)分别被包括在第一对部分103、104与第二对部分104、105之间的间隙106、107的最薄部分中或靠近间隙106、107的最薄部分。

具体地，部分以及间隙的拓扑具有使朝向一个感测元件或另一个感测元件的简易磁通路径取决于待测量或待表示的磁场方向的效果。可以定制imc周围的间隙及其分布，以便保证用于磁场不同方向的每个imc的不同磁通路径。间隙的薄部可以直接连接至传感器的外周长或者可以不直接连接至传感器的外周长(部分外部)。在后者情况下，间隙的薄部可以连接至一较宽间隙，该较宽间隙可能与传感器的外周长接触。

感测元件可以有利地至少设置在间隙的薄部中或者靠近间隙的薄部。取决于磁场关于传感器的方向，场线跟随一对特定部分之间的最小阻力的路径，通过部分(间隙的薄部)之间的最小距离。在有利的实施例中，感测元件存在于具有不同的imc部分对之间的最小距离的位置处的间隙中，因为这些位置为最小阻力路径的位置，因此场线优选地将穿越这些位置。在本发明的实施例中，第一感测元件可以例如设置在第一部分与第二部分之间的间隙的薄部中，第二感测元件可以设置在第一部分与第三部分之间的间隙的薄部中。如图表110所示，穿越第一部分与第二部分之间的场线与穿越第一部分与另一部分之间的场线之比将给出关于x方向与y方向上的磁场方向的信息。另外，感测元件对于穿越其的磁场方向灵敏，以便可以将从第一部分流向第二部分的磁场与从相反方向流过例如从第二部分流向第一部分的磁场区分开来。通过本发明实施例的单一传感器可以有利地获得关于磁场方向的信息。

在一些实施例中，为了获得用于磁场中至少两个不平行方向的具有高灵敏度以及高差距的传感器，打造磁集中器部分的形状，以便使足够多的场线集中并指向感测元件。在图1所示的特定实施例中，例如，上部分101可以包括形如圆弧的外边界，覆盖至少30度，例如图1特定实施例所示的90度。如上所述，感测元件靠近某些间隙的薄部设置。另外，间隙可以更宽(例如图1中的传感器的第二部分与第三部分之间的间隙比薄间隙宽例如至少0.5倍，至少1倍或两倍或者5倍)，并且这些间隙不包括感测元件。

如用于根据图1装置的图2所示，任意选取相对于系统110中y方向的磁场不同角度上的磁通线200作为传感器的对称轴。图3示出每个感测元件的结果读数。在图2中，颜色越深表示磁场强度越大。左上附图210对应于与y方向平行的磁场。在该示例中，穿越每个灵敏元件的场线数量与磁通方向相同，因此，感测元件101、102的正弦与余弦响应301、302在0度时具有相同的值为-0.15。右上附图220对应于与y方向成45度的磁场。间隙与部分的宽部形状迫使场线朝向间隙107的薄部，以便几乎没有信号穿越最左边的感测元件101，即对应的响应301中几乎没有强度。另一方面，强信号(具有最大强度)穿越间隙107的薄部。在左下附图230上，磁场垂直于平面内的y方向(朝向x方向)。相同数量的场线穿越感测元件，但是在两个相反方向上：场线从最左部分103穿越至上部分104(y的正方向)，从上部分104穿越至最右部分105(y的负方向)。最后，右下附图240对应于与y方向成150度角度的磁场。值得注意的是，场线根据y的正方向穿越两个感测元件，但是穿越最左感测元件101的场线比穿越最右感测元件102的场线多，如图3图表所示的对应线301、302。

强度也可以由读数计算出，例如通过已知场校正，可以在制造时完成。

因此，第一感测元件以及第二感测元件的余弦信号与正弦信号的响应可以用于直接获得外部磁场的x分量与y分量，例如采用简单的数学与三角关系来处理信号，例如在处理单元中使用查找表等。因此，装置可以输出磁场角度或磁场分量x、y、z。另外，如果校正传感器，可以提供绝对值。

另外，为了获得强传感信号，可能通过设计优化间隙的特定部分的尺寸以及形状。在图1所示的特定示例中，为了获得强信号，y方向上的间隙部分108可以选择为是x方向上的间隙106、107的薄部的两倍。间隙106、107的圆形部可以选择为大于间隙的薄部。

信号的放大或磁增益受部分之间的距离、部分的边界(例如圆形imc部分的圆弧半径)以及间隙不同部分的尺寸之比影响。如果太多的场线穿越间隙的宽部，则有较少的场线将穿越每个感测元件，感应的信号降低。在有利的实施例中，用于磁场不同方向的每个感测元件所读取的信号相位差为90度。

感测元件与imc部分之间的距离可以相同。如图1所示，包含感测元件(薄部)的间隙的部分可以具有一致的宽度。这可以有利地提供对称读数。例如，磁场方向相对于y方向为0度时，穿越两个感测元件的磁通强度会是相同的。但是，间隙的宽度可以不一致。

图4示出了本发明的另一实施例。该特定实施例包括四个感测元件101、102、401、402以及四个imc部分403、404、405、406。两个感测元件101、102沿第一imc部分403与两个其他用于感测余弦信号和正弦信号的imc部分404、405之间的薄间隙设置。值得注意的是，描述的示例涉及余弦信号与正弦信号，但本发明实施例不限于此，更多的涉及第一方向与第二方向，这两个方向在优选实施例可以是正交的。另外，如果信号没有完全正交，可以采用校正以去除信号相关性。如其他示例所指明的，取决于外部磁场的方向，imc部分的特定形状以及间隙不同部分的相对尺寸可以决定场线相对于不同imc部分的分布。另外，图4引入了示例中的两个其他感测元件，即两个冗余感测元件401、402，沿第四imc部分406与之前两个其他imc部分404、405之间的薄间隙设置，例如，他们可以与其他感测元件对称设置。有利地可以得到稳健的传感器装置，例如允许采用冗余感测元件通过值的交叉检查来检测操作错误。

用于图4装置的图5示出了磁场与y方向(根据图4所示的协调系统110任意选取)成两个不同角度(0度与45度)上的磁通线200。图6示出了每个感测元件的正弦读数与余弦读数，从而可以直接获得两个正交方向上的磁场。如前所述，每个部分的磁通由部分的形状以及间隙不同部的不同尺寸决定，穿越感测元件的场线由每个部分内的磁通以及放置有每个感测元件的部分对决定。

总之，感测元件101、102、401、402具有良好的响应301、302、601、602，其提供了相对于较弱的外部场200的高信号。

同样，上述示例阐明了单一传感器足够用于确定平面内不同方向例如相反方向上的磁场的磁场分量。本发明实施例采用单一传感器的磁集中器部分对之间的多个感测元件(甚至共线或平行的感测元件，例如固定元件)实现此目的。

在本发明实施例中，传感器也可以包括感测元件，用于测量垂直于平面(例如基底平面)的方向上磁场变化，也可以称为z方向。例如，z方向上的感应可以通过感测垂直于基底的磁场分量的偏差来完成，该偏差由集成磁通集中器的存在产生。这些感测元件可以设置在imc部分的外边界上。图7最左附图700示出了设置在传感器不同侧(例如图所示的完全相对，虽然可以有其他布局)的感测元件701、702，或者感测元件也可以设置在imc部分之间的预定间隙内，例如宽间隙内。通过感测元件701、702进出集中器的磁线的不对称性使面内传感器对z场灵敏。

如图7右附图710所示，感测元件可以设置在imc部分内的区域上，使传感器更加紧凑。在这种情况下，元件711、712可以设置在例如部分内的开口713中，与基底接触但完全被imc材料包围。该开口713可以对部分内的场线路径干扰最小，例如，该开口可以是圆形，不破坏对称性。

本传感器的一些实施例可以展现关于传感器中心的二阶旋转对称性(关于两个轴对称)，如图3示例传感器所示或者图1所示的仅轴对称性。只要穿越每个感测元件的场线数量取决于外部磁场的方向，可以使用imc部分、间隙以及感测元件的其他形状、部署及布置。传感器可以是除了圆形的任何形状，可能提高设计的灵活性，使传感器更加紧凑，最优利用基底的面积。

例如，在图8中，示出了非圆形传感器的两个可能示例。在这两个示例中，传感器为三角形并且具有三个部分。仅上附图800示出了具有对称部分的传感器，最下附图810包括不对称部分。在两种情况下，感测元件位于第一上部分801、811与两个其他部分802、812、803、813之间的间隙的薄部内。两个其他部分802、812、803、813之间的间隙更宽。在一些实施例中，可以最小化imc的增益，例如在具有低饱和点的传感器中。

由于设计的目的是使预期穿越这些部分的场线数量最少，在多个部分之间存在宽间隙时，感测元件不必存在。这使得大多数场线可以穿越具有包含感测元件的较薄间隙的部分，用于检测正交方向(例如x与y)上的磁场。然而，虽然感测元件无需设置在所述宽间隙内，进一步的感测元件可以靠近边缘定位，例如作为用于检测z方向上的磁场的系统的一部分。如其他示例所述，这些间隙无需相同，其可以包括弯曲部以及宽部和薄部。如图8最下附图810所示，不同imc部分之间的间隙814、815以及其感测元件无需共线。

图9示出了具有无规则的非线性间隙的两种示例实施例900、910。在上附图900中，包含感测元件901、902的间隙903、904可包括两个平行共线的壁905、906，或者壁也可以非共线。图9最下附图910示出非共线平行的壁的示例，包含感测元件的间隙913、914包括两个非共线壁915、916，虽然无要求，这些壁可以平行。无论边缘取向，该磁传感器仅能感测y场。在该示例中的任何情况下，感测元件靠近这些平行壁定位，以便无需对每个感测元件关于其他感测元件确定特定方向。一些实施例的优势在于感测元件靠近平行平面定位，由于靠近平行平面，场总是沿着y轴，例如在边界条件下。

根据一些实施例，间隙可以成对地共线。间隙中的感测元件可以被定位，以便使测量的正弦信号与余弦信号很好地或以最佳均匀方式彼此隔开。

图10示出了两个进一步的实施例。图10最左附图示出了具有四个imc部分及非圆形形状的传感器，图10最右附图示出了具有三个imc部分并且包含冗余的感测元件的传感器。在此两种实施例中，imc部分以及间隙的设计为，使最多的场线穿越感测元件定位处的间隙的薄部。磁场的强度以及方向再次通过分析由两个感测元件提供的信号以及信号之比决定。值得注意的是，图10最右附图是两个感测元件(1001、1002)之间的磁场方向的反例。这产生对磁场余弦分量的两个相反响应，允许构建平衡差分桥来感测场的余弦分量。

图11示出了本发明的两个实施例，遵循根据上述描述的实施例的传感器的相同原则，但具有不规则非对称的形状，例如包括不规则形状的imc1100、1110。感测元件1101、1102仍旧可以固定并且具有相同的方向。两个感测元件都可以靠近不同间隙1103、1104、1113、1114之间的平行壁来设置。可以包含用于感测z方向的进一步的感测元件1105、1106。这些感测元件无需彼此相向，但仍然提供磁场方向的信息。

传感器可能最多占据2平方毫米的面积，例如1平方毫米或更少，例如0.1平方毫米至1平方毫米之间。因此，可以得到紧凑型装置，能易于集成在其他电路中。

传感器可以设置在系统上需要感测的位置。其可以为集成元件，或者传感器基底可以与其他电路共享形成一进一步的即完全集成的装置。

总之，根据本发明实施例的传感器包括磁集中器部分和间隙，它们被布置以便每个imc部分中的场线密度代表外部场相对于装置的角度。装置可以用于位置传感器中，线性或旋转的，也可以用例如电流传感器中。间隙内或附近的感测元件可以检测从imc部分穿越到另一个imc部分的磁场，从而获得代表穿越imc部分的对之间的磁场线(磁通)数量的读数。感测元件在基底中可能具有单一方向。由于磁场线依次代表外部场的方向，通过读取穿越第一imc部分与至少第二部分之间以及第一部分与至少第三部分之间的磁场，可以采用单一传感器获得入射磁场的方向与强度。本发明实施例的一个优势在于，提高对磁铁和集成电路的失准的容忍度，同时可降低系统复杂性。当比较测量元件与例如图3与图6中的图表阐明的外部场200时可以看出，由于imc设计的高度灵活性，因此可以获得信号的高度放大。本发明实施例的一个优势在于，由于可以采用单一传感器测量不同方向的磁场分量，因此可以获得单点上的磁场强度与方向。当需要两种不同的传感器时，这通常会产生干扰，该干扰是由于为避免不同传感器中的场线(例如通过它们的imc)干扰所需的不同传感器的物理隔离而造成的。既然本发明实施例可以使用单一传感器，则传感器之间无串扰并且减少了imc占地面积。

根据本发明实施例，可以使用磁场角度测量来检测磁铁位置，例如检测磁铁的角位移或线性位移。