电机、编码器、磁角度传感器及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种用于电机的磁角度传感器及其制备方法，所述磁角度传感器包括芯片本体、封装基板衬底；所述芯片本体垂直立在所述封装基板衬底；所述芯片本体设有若干对外连线垫块，各对外连线垫块设置于芯片本体的同一侧；所述芯片本体包括磁阻感测单元、导体单元及芯片基体，所述磁阻感测单元和导体单元布置在芯片基体平面，用以感测与芯片基体平面平行方向的磁场；所述封装基板衬底上开一条槽，槽的宽度对应芯片本体的厚度，恰好能纵向安放所述芯片本体；所述芯片本体的底部设置于所述槽内。所述电机包括定子、转子、磁性机构及上述的磁角度传感器。本发明专利技术可实现高精度的电机控制，并降低传感器的安装复杂度。

【技术实现步骤摘要】
电机、编码器、磁角度传感器及其制备方法
本专利技术属于磁传感器
，涉及一种磁角度传感器，尤其涉及一种磁阻型磁角度传感器。
技术介绍
随着电机行业对运行稳定性、可靠性和工作效率的要求逐步提高，越来越多的无刷直流电机和永磁同步电机需要高精度的控制，这带动了对磁传感器的大量需求。磁传感器主要通过测量电机内部磁铁的磁场方向或者强度，通过控制部分来决定驱动电流，从而达到电机运转的目的。目前在电机中使用磁传感器来进行控制有如下这种设计：请参考图1，其为目前永磁同步电机的结构示意图，转子部分有永磁铁环绕的转轴构成，定子由硅钢片叠成的铁芯和线圈构成。在定子的内部安装有一个或者多个霍尔传感器，由霍尔传感器感测转子永磁体的磁极极性或者磁场强度，进而将霍尔传感器的信号反馈至控制器，然后控制器来调节定子线圈的通电电流方向、时间和大小，达到精确控制电机的目标。由于霍尔传感器的灵敏度不高，因而对磁场的测量精度也不高，难以提供高精度的矢量控制。此外，安装多个霍尔传感器时，对安装角度的要求也给安装带来了一定的困难。因此，采用更高灵敏度的磁阻型磁角度传感器，可以提供高精度的控制。另外，只需要一颗磁阻型磁角度传感器就可以直接测量转子永磁体的磁场方向和转子角度，从而降低了安装的复杂度。电机马达控制中，需要知道转子相对于驱动线圈的位置，转子上有一对或者几对永久磁铁，因此常用的方法是用磁角度传感器来测量转子位置。在低速和要求不高的电机中，常用的手段是用三个霍尔传感器来测位置，但对这三个霍尔传感器安装位置精确度要求高，当电机越来越小时，已经无法安放。另外，霍尔传感器的精确度也不够高，不能满足高精度电机的要求。在编码器领域，光电编码器精度高，但价钱也高，尺寸大，通常的磁编码器是安装在转轴中心，用一对磁极，精度不够。有鉴于此，如今迫切需要设计一种角度传感器，以便克服现有角度传感器存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种电机、编码器、磁角度传感器及其制备方法，可实现高精度的电机控制，并降低传感器的安装复杂度。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，采用如下技术方案：一种磁角度传感器，所述磁角度传感器包括：芯片本体、封装基板衬底；所述芯片本体垂直立在所述封装基板衬底。作为本专利技术的一种实施方式，所述芯片本体设有若干对外连线垫块，各对外连线垫块设置于芯片本体的同一侧。作为本专利技术的一种实施方式，所述芯片本体包括磁阻感测单元、导体单元及芯片基体，所述磁阻感测单元和导体单元布置在芯片基体平面，用以感测与芯片基体平面平行方向的磁场。作为本专利技术的一种实施方式，所述封装基板衬底上开一条槽，槽的宽度对应芯片本体的厚度，恰好能纵向安放所述芯片本体；所述芯片本体的底部设置于槽内。作为本专利技术的一种实施方式，所述芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度小于芯片本体的高度与封装基板衬底厚度之和。作为本专利技术的一种实施方式，所述芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度接近芯片本体的高度。一种电机，所述电机包括定子、转子、磁性机构、磁角度传感器；所述磁性机构设置于转子外部，与转子固定设置；所述定子设置于磁性机构外部，定子与磁性机构之间具有空隙；所述磁角度传感器固定设置于所述定子；所述磁角度传感器包括：芯片本体、封装基板衬底；所述芯片本体包括磁阻感测单元、导体单元及芯片基体，所述磁阻感测单元和导体单元布置在芯片基体平面，用以感测与芯片基体平面平行方向的磁场；所述芯片本体垂直立在所述封装基板衬底；所述芯片本体设有若干对外连线垫块，各对外连线垫块设置于芯片本体的同一侧；所述封装基板衬底上开一条槽，槽的宽度对应芯片本体的厚度，恰好能纵向安放所述芯片本体；所述芯片本体的底部设置于槽内，芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度接近芯片本体的高度。一种电机，所述电机包括定子、转子、磁性机构及上述的磁角度传感器。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁性机构为磁环；所述磁角度传感器设置于磁环的侧面，或者，所述磁角度传感器设置于磁环的上方。一种编码器，所述编码器包括磁环、磁性机构及上述的磁角度传感器，所述磁角度传感器设置于磁环的上方。一种上述磁角度传感器的制备方法，所述制备方法包括：在封装前，先在对外连线垫块上都置上锡球，封装底板设计时，在与锡球相对位置有相应的第二连线垫块，在第二连线垫块涂上锡膏；将芯片本体垂直放在封装基板衬底上，芯片本体上的锡球与封装基板衬底上第二连线垫块上的锡膏相交，经过回流炉的高温融化和冷却，自动形成一个结实的焊接点；作为本专利技术的一种实施方式，所述芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度小于芯片本体的高度与封装基板衬底厚度之和。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的电机、磁角度传感器及其制备方法，可实现高精度的电机控制，并降低传感器的安装复杂度。转子永磁体的磁场方向主要位于转子的径向上，而磁阻型磁角度传感器是平面磁场感应的（磁阻技术测量的磁场大小或方向是在晶圆芯片的平面），所以不能简单地用磁阻型磁角度传感器来直接替换霍尔传感器（霍尔传感器测量的磁场是垂直于平面）。此外，精密的小电机也没有空间能让磁阻传感器垂直安放。本专利技术将磁角度传感器芯片在晶圆芯片封装过程中垂直安放，形成新的磁角度传感器结构。运用磁阻技术AMR(磁阻各向异性)，GMR(巨磁阻)，或TMR（磁阻隧道效应）等制成的磁角度传感器可以用一个代替三个霍尔传感器，在降低成本的同时能提高感应的精度。附图说明图1为现有永磁同步电机的结构示意图。图2为本专利技术一实施例中使用磁阻型磁角度传感器的电机结构示意图。图3为本专利技术一实施例中磁阻型磁角度传感器芯片的布局示意图。图4为本专利技术一实施例中磁角度传感器芯片的对外连线垫块设置锡球的示意图。图5为本专利技术一实施例中封装基板衬底设计示意图。图6为本专利技术一实施例中芯片本体上锡球和封装底板锡膏交合示意图。图7为本专利技术一实施例中封装底板上开槽安放芯片本体的示意图。图8为本专利技术一实施例中磁角度传感器芯片的布局示意图。图9为本专利技术一实施例中芯片本体上锡球和封装底板锡膏交合示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。该部分的描述只针对几个典型的实施例，本专利技术并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本专利技术描述和保护的范围内。本专利技术揭示了一种磁角度传感器，图5为本专利技术一实施例中封装基板衬底设计示意图；请参阅图5，在本专利技术的一实施例中，所述磁角度传感器包括：芯片本体11、封装基板衬底12；所述芯片本体11垂直立在所述封装基板衬底12。图3为本专利技术一实施例中磁阻型磁角度传感器芯片的布局示意图；请参阅图3，在本专利技术的一实施例中，所述芯片本体11设有若干对外连线垫块112，各对外连线垫块112均设置于芯片本体11的同一侧，便于与封装基板衬底12连接。设计芯片本体的长宽比例要合适，当晶圆切分成芯片本体，并将芯片本体垂直立在封装基板衬底时能保证其稳定性。在本专利技术的一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁角度传感器，其特征在于，所述磁角度传感器包括：芯片本体、封装基板衬底；所述芯片本体垂直立在所述封装基板衬底。

【技术特征摘要】
1.一种磁角度传感器，其特征在于，所述磁角度传感器包括：芯片本体、封装基板衬底；所述芯片本体垂直立在所述封装基板衬底。2.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述芯片本体设有若干对外连线垫块，各对外连线垫块设置于芯片本体的同一侧。3.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述芯片本体包括磁阻感测单元、导体单元及芯片基体，所述磁阻感测单元和导体单元布置在芯片基体平面，用以感测与芯片基体平面平行方向的磁场。4.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述封装基板衬底上开一条槽，槽的宽度对应芯片本体的厚度，恰好能纵向安放所述芯片本体；所述芯片本体的底部设置于槽内。5.根据权利要求4所述的磁角度传感器，其特征在于：所述芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度小于芯片本体的高度与封装基板衬底厚度之和。6.根据权利要求5所述的磁角度传感器，其特征在于：所述芯片本体的各对外连线垫块位于芯片本体中部，使得整个磁角度传感器的封装高度接近芯片本体的高度。7.一种电机，其特征在于，所述电机包括定子、转子、磁性机构、磁角度传感器；所述磁性机构设置于转子外部，与转子固定设置；所述定子设置于磁性机构外部，定子与磁性机构之间具有空隙；所述磁角度传感器固定设置于所述定子；所述磁角度传感器包括：芯片本体、封装基板衬底；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万虹，
申请(专利权)人：微传智能科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32