杂散磁场鲁棒的磁场传感器和系统技术方案

一种磁场传感器包括形成在基板上的磁感元件和屏蔽结构。所述屏蔽结构完全环绕所述磁感元件以用于抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场，所述第一轴线和所述第二轴线均与所述基板的表面平行并且彼此垂直。磁场沿着与所述基板的所述表面垂直的第三轴线朝向，并且所述磁感元件被配置成感测沿着所述第一轴线的磁场。在所述基板上靠近所述磁感元件形成的磁场偏转元件将所述磁场从所述第三轴线重定向到所述第一轴线中，以被所述磁感元件感测为测量磁场。各自被屏蔽结构完全环绕的至少两个磁场传感器形成用于确定磁场梯度的梯度单元。

Robust Stray Magnetic Field Sensors and Systems

A magnetic field sensor includes a magnetic inductance element formed on a substrate and a shielding structure. The shielding structure completely surrounds the magnetic inductance element for suppressing stray magnetic fields along the first and second axes, which are parallel to and perpendicular to the surface of the substrate. The magnetic field is oriented along the third axis perpendicular to the surface of the substrate, and the magnetic inductance element is configured to sense the magnetic field along the first axis. The magnetic field deflection element formed near the magnetic inductance element on the substrate redirects the magnetic field from the third axis to the first axis to be sensed by the magnetic inductance element as the measuring magnetic field. At least two magnetic field sensors surrounded by each shielded structure form gradient elements for determining magnetic field gradient.

【技术实现步骤摘要】
杂散磁场鲁棒的磁场传感器和系统
本专利技术总体上涉及磁场传感器。更具体地说，本专利技术涉及具有用于测量平面外磁场的梯度计配置的集成屏蔽结构的磁场传感器，以及一种结合用于测量平面外磁场同时抑制平面内杂散磁场的磁场传感器的系统。
技术介绍
磁场传感器系统用于各种商业、工业和汽车应用中，以测量磁场用于速度和方向感测、旋转角度感测、接近度感测等目的。沿着磁场传感器的非感测轴线和感测轴线的干扰磁场(也被称为杂散磁场)可改变传感器的灵敏度和线性范围，由此不利地影响磁场检测质量。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种磁场传感器，包括：磁感元件，其形成在基板上；以及屏蔽结构，其形成在所述基板上并且完全环绕所述磁感元件，所述屏蔽结构被配置成抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场，其中所述第一轴线和所述第二轴线与所述基板的表面平行并且彼此垂直。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构沿着与所述基板的所述表面平行的所述第一轴线和所述第二轴线环绕所述磁感元件，并且所述屏蔽结构并未在与所述基板的所述表面垂直的方向上环绕所述磁感元件。在一个或多个实施例中，所述磁感元件被配置成感测沿着与所述基板的表面垂直朝向的第三轴线的外部磁场。在一个或多个实施例中，外部磁场沿着与所述基板的表面垂直的第三轴线朝向，所述磁感元件被配置成感测沿着所述第一轴线的测量磁场，并且所述磁场传感器进一步包括在所述基板上靠近所述磁感元件形成的磁场偏转元件，其中所述磁场偏转元件被配置成将所述外部磁场从所述第三轴线重定向到所述第一轴线中以被所述磁感元件感测为所述测量磁场。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构另外环绕所述磁场偏转元件的侧壁。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构包括面向彼此的第一结构侧壁和面向彼此的第二结构侧壁，其中所述第一结构侧壁的第一端联接到所述第二结构侧壁的第二端以产生针对所述屏蔽结构的矩形配置，所述矩形配置具有中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域中。在一个或多个实施例中，所述第一端中的一个与所述第二端中的一个的每个交点表现出弯曲形状。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构包括用于产生针对所述屏蔽结构的椭圆形配置的连续结构侧壁，所述椭圆形配置具有中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域中。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构环绕中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域中、在偏离所述中心区域的中心点的位置处。在一个或多个实施例中，所述磁感元件是第一磁感元件，所述屏蔽结构是第一屏蔽结构，并且所述磁场传感器进一步包括：第二磁感元件，其形成在所述基板上；以及第二屏蔽结构，其形成在所述基板上并且完全环绕所述第二磁感元件的侧壁，所述第二屏蔽结构被配置成抑制沿着所述第一轴线和所述第二轴线的所述杂散磁场。在一个或多个实施例中，所述第一磁感元件和所述第二磁感元件彼此间隔开以形成梯度单元，所述梯度单元被配置成确定磁场梯度。在一个或多个实施例中，所述梯度单元被实施在角位置传感器中。在一个或多个实施例中，所述基板是有源硅基板。根据本专利技术的第二方面，提供一种磁场传感器，包括：磁感元件，其形成在有源硅基板上；屏蔽结构，其形成在所述有源硅基板上并且完全环绕所述磁感元件，所述屏蔽结构被配置成抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场；以及磁场偏转元件，其在所述基板上靠近所述磁感元件形成并且完全被所述屏蔽结构环绕，其中所述第一轴线和所述第二轴线与所述基板的表面平行并且彼此垂直，磁场沿着与所述有源硅基板的表面垂直的第三轴线朝向，所述磁感元件被配置成感测沿着所述第一轴线的测量磁场，并且所述磁场偏转元件被配置成将所述磁场从所述第三轴线重定向到所述第一轴线中以被所述磁感元件感测为所述测量磁场。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构包括面向彼此的第一结构侧壁和面向彼此的第二结构侧壁，其中所述第一结构侧壁的第一端联接到所述第二结构侧壁的第二端以产生针对所述屏蔽结构的矩形配置，所述矩形配置具有中心区域，并且其中所述磁感元件和所述磁场偏转元件位于所述中心区域中。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构包括用于产生针对所述屏蔽结构的椭圆形配置的连续结构侧壁，所述椭圆形配置具有中心区域，并且其中所述磁感元件和所述磁场偏转元件位于所述中心区域中。在一个或多个实施例中，所述屏蔽结构环绕中心区域，所述磁感元件和所述磁场偏转元件位于所述中心区域中，并且所述磁感元件位于偏离所述中心区域的中心点的位置处。根据本专利技术的第三方面，提供一种磁场传感器系统，包括：形成在基板上的梯度单元，所述梯度单元包括：第一磁感元件；第一屏蔽结构，其完全环绕所述第一磁感元件，所述第一屏蔽结构被配置成抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场，其中所述第一轴线和所述第二轴线与所述基板的表面平行并且彼此垂直；第二磁感元件，其形成在所述基板上；以及第二屏蔽结构，其形成在所述基板上并且完全环绕所述第二磁感元件，所述第二屏蔽结构被配置成抑制沿所述第一轴线和所述第二轴线的所述杂散磁场，其中所述第一磁感元件和所述第二磁感元件彼此横向间隔开并且被配置成感测沿着与所述基板的表面垂直朝向的第三轴线的磁场，其中所述梯度单元被配置成响应于在所述第一磁感元件和所述第二磁感元件中的每一个处感测到的磁场来确定磁场梯度。在一个或多个实施例中，所述磁场传感器系统进一步包括被配置成相对于所述梯度单元围绕旋转轴线旋转的磁体，所述磁体产生所述磁场。在一个或多个实施例中，所述梯度单元被实施在角位置传感器中。本专利技术的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。附图说明在附图中，相同的附图标记在整个分开的视图中指代相同或功能类似的元件，附图不一定按比例绘制，并且这些附图与具体实施方式一起结合到说明书中并形成说明书的一部分，用于进一步示出各种实施例并解释根据本专利技术的各种原理和优点。图1示出了包括磁感元件的磁场传感器的俯视图，每个磁感元件都被屏蔽结构完全环绕；图2示出了沿着图1的剖面线2-2的磁场传感器的侧视图；图3示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明沿着第一轴线定向的杂散磁场的分流；图4示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明沿着第二轴线定向的杂散磁场的分流；图5示出了根据实施例的磁感元件和磁场偏转元件的侧视图；图6示出了根据另一个实施例的磁感元件和磁场偏转元件的侧视图；图7示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明根据实施例的屏蔽结构的几何配置；图8示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明根据另一个实施例的屏蔽结构的几何配置；图9示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明根据另一个实施例的屏蔽结构的几何配置；图10示出了磁感元件和屏蔽结构的俯视图，该俯视图表明根据另一个实施例的屏蔽结构的几何配置；图11示出了磁感元件与磁场偏转元件的配置的简化俯视图；图12示出了磁感元件与磁场偏转元件的另一种配置的简化俯视图；图13示出了磁感元件与磁场偏转元件的另一种配置的简化俯视图；图14示出了磁感元件与屏蔽结构的配置的简化俯视图；图15示出了磁感元件与屏蔽结构的另一种配置的简化俯视图；图16示出了磁感元件与屏蔽结构的另一种配置的简化俯视图；图17示出了磁感元件与屏蔽结构的另一种配置的简化俯视图；图18示出了用于旋转角度感测的系统的简化局部侧视图；图19示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁场传感器，其特征在于，包括：磁感元件，其形成在基板上；以及屏蔽结构，其形成在所述基板上并且完全环绕所述磁感元件，所述屏蔽结构被配置成抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场，其中所述第一轴线和所述第二轴线与所述基板的表面平行并且彼此垂直。

【技术特征摘要】
2017.09.13 US 15/703,1021.一种磁场传感器，其特征在于，包括：磁感元件，其形成在基板上；以及屏蔽结构，其形成在所述基板上并且完全环绕所述磁感元件，所述屏蔽结构被配置成抑制沿着第一轴线和第二轴线的杂散磁场，其中所述第一轴线和所述第二轴线与所述基板的表面平行并且彼此垂直。2.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述屏蔽结构沿着与所述基板的所述表面平行的所述第一轴线和所述第二轴线环绕所述磁感元件，并且所述屏蔽结构并未在与所述基板的所述表面垂直的方向上环绕所述磁感元件。3.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述磁感元件被配置成感测沿着与所述基板的表面垂直朝向的第三轴线的外部磁场。4.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，外部磁场沿着与所述基板的表面垂直的第三轴线朝向，所述磁感元件被配置成感测沿着所述第一轴线的测量磁场，并且所述磁场传感器进一步包括在所述基板上靠近所述磁感元件形成的磁场偏转元件，其中所述磁场偏转元件被配置成将所述外部磁场从所述第三轴线重定向到所述第一轴线中以被所述磁感元件感测为所述测量磁场。5.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述屏蔽结构包括面向彼此的第一结构侧壁和面向彼此的第二结构侧壁，其中所述第一结构侧壁的第一端联接到所述第二结构侧壁的第二端以产生针对所述屏蔽结构的矩形配置，所述矩形配置具有中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域中。6.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述屏蔽结构包括用于产生针对所述屏蔽结构的椭圆形配置的连续结构侧壁，所述椭圆形配置具有中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域中。7.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述屏蔽结构环绕中心区域，并且所述磁感元件位于所述中心区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·马劳斯卡，约尔格·科克，哈特穆特·马茨，马克·艾斯勒，丹尼斯·赫尔姆博尔特，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL