磁阻传感器制造技术

一种磁阻传感器，其具有由磁阻材料形成并设计成用以确定其电阻的至少一个条形导体，该传感器可以被外部磁场影响，和／或通过电流起作用，其特征在于至少一个屏蔽条基本上平行于导体设置并与其相隔预定间隔，而且与其电隔离。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有至少一个条形导体的磁阻传感器，其中条形导体由磁阻材料形成并设计成用以确定电阻，该磁阻传感器可以受到外部磁场的影响，和/或通过电流起作用。
技术介绍
这种传感器优选用于磁场、电流、位置和移动测量。就此而言，特别应用领域是例如关于用于内燃机中的各种控制系统的凸轮轴和曲轴的有角度的和旋转速度测量。WO98/57188A1公开了一种传感器，该传感器包括在其上在惠斯通电桥电路中设置多个电阻元件的衬底，至少一个电阻元件呈现磁阻效应。电阻元件设置在形成以下连接的分支中(a)电流输入端与第一电压端连接；(b)第一电压端与电流输出端连接；(c)电流输出端与第二电压端连接；(d)第二电压端与电流输入端连接。在这个设计中，该传感器包括电连接到所述第一惠斯通电桥电路的第二惠斯通电桥电路。两个惠斯通电桥电路除了以下特征以外是相同的，如果惠斯通电桥电路之一中的特别分支中的特别磁阻元件的输出信号具有正极性，则在惠斯通电桥电路的相同分支中与其对应的磁阻元件的输出信号呈现相反极性。特别是，在所述传感器中，分支由AMR元件构成，两个惠斯通电桥电路的元件以节省空间的方式互相交叉设置，并互相平行对准安装在衬底上。WO95/28649A1公开了由设置成层形式的磁阻元件构成的磁场传感器。磁阻元件设置在衬底上的电桥电路中。每个磁阻元件包括具有磁阻材料导体条的弯曲形导体结构。磁阻元件包括在一个面内呈现单轴各向异性并被非铁磁层互相分开的两个铁磁层。在传感器的制造期间，所述铁磁层的磁化方向设置成使得电桥电路的两个相邻分支中的两个元件对外部磁场呈现相反灵敏度。此外，在每个磁阻元件中，铁磁层之一的磁化设置成基本上垂直于另一铁磁层的磁化。因而，用于测量小磁场强度的辅助场是多余的；该传感器的特性曲线大体上没有磁滞现象并呈现改进的线性。已经发现，对于某些应用，在这种传感器中实现的特性曲线性能、特别是磁滞现象和偏离线性仍然存在，因此不满足上述要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是以实现磁滞现象的进一步减少和改进线性的方式构成开篇所述类型的磁阻传感器。根据本专利技术，该目的是在普通类型的磁阻传感器中通过至少一个屏蔽(screening)条实现的，其中屏蔽条设置成至少基本平行于导体并与导体隔开预定间隔，而且与其电隔离。根据本专利技术，特别是在具有至少两个条形导体的磁阻传感器设置的情况下，其中条形导体由磁阻材料形成，并且其中至少两个基本上互相平行延伸，作为周边条描述的至少一个导体形成导体设置的边界，该目的是如下实现的导体的设置受到至少一个屏蔽条的限制，该屏蔽条设置成至少基本上平行于至少一个周边条并与其隔开预定间隔，而且与其电隔离。本专利技术是以根据普通类型提供的传感器的磁滞特性和特性曲线的线性基本上取决于施加磁场作用于导体的均匀性为基础的，其中该传感器具有由磁阻材料形成的至少一个条形导体。这特别涉及具有多个这种导体的设置的传感器，即并联或串联电连接的磁阻条的组件。在工作期间，以这种方式连接在一起的所有条的各个特性曲线叠加以形成传感器的最终特性曲线。为实现最佳传感器特性，特别是关于磁滞、磁性“硬度”、和灵敏度的参数，发现所有连接在一起的所述条应该以相同方式响应施加磁场，除了通过本质上公知的所谓红白相间的螺纹(barber-pole)结构的适当设置和排列而形成的各个条或导体的特性曲线的任选的所希望倒置之外。在上述公开件中公开的传感器不含有用于实现磁场尽可能均匀地作用于沿着其延伸方向的各个导体上或多个导体的各种导体上的任何种类的措施。相反，一方面，更精确的调查表明沿着这种导体的整个延伸方向上不存在均匀作用，另一方面，在多个这种导体中可能发生从导体到导体的非均匀作用。结果是，不是导体的所有部件和所有导体都以互相相同的方式响应施加磁场，这导致磁滞现象、非线性和增加的特性曲线噪声。这些信号误差限制了用传感器测量磁场的精度。在包括由磁阻材料形成的多个上述类型的条形导体的传感器中，已经发现，特别是，作为周边条形导体描述并形成导体设置的边界的导体之一的特性曲线偏离在导体设置“内部”延伸的那些导体的特性曲线。而具有陡峭边缘和清晰的、可再现的磁滞特性的磁滞特性曲线源于这些“内部”导体，该磁滞特性曲线显示为由施加磁场的场强H形成的磁感B的函数，周边条呈现平坦的、倾斜磁滞特性曲线。已经发现造成这种不同特性的原因是在具有不同去磁场强度的导体周围产生不同的去磁场，因而不同地作用于所述导体上。这种去磁场是外部干扰场的结果，而且也是在相邻导体中流动的电流的磁场的结果。同时，在由磁阻材料形成的条形传感器导体中流动的电流基本上以与不属于传感器但与其相邻的导体设置中的电流相同的方式作用于其上，例如供给引线、修整结构等。特别是，在包括基本上互相平行延伸的多个条形导体的设置中，沿着“内部”导体按规定建立了基本上均匀的去磁场，而作用于周边条上的去磁场按规定显著偏离。甚至在只有一个由磁阻材料形成的条形导体的情况下，所述导体可以沿着其延伸方向暴露于这些所述不同的去磁场，该去磁场还可能随着时间波动，还导致了这种结构的更平坦倾斜的磁滞特性曲线和削弱的线性。特别是，已经发现所述非均匀去磁场导致在由磁阻材料形成的条形导体中形成磁畴。在这些条件下产生并具有对非均匀去磁场的不同效果的单个磁畴在工作期间具有不同的转换特性，这导致通过这种方式影响的导体的改变的磁滞特性曲线。在这些条件下，局部非均匀的去磁场一方面通过这种方式促进了在单个导体内形成分离的磁畴，另一方面促进了通过这种方式产生的导体的单个区域的不同磁“硬度”。在这些条件下，局部地即在属于传感器的导体的空间延伸的区域中的非均匀的去磁场不仅产生提供有由磁阻材料形成的至少一个条形导体的传感器的特性曲线的线性减弱，即所述传感器的线性特性区域的减少，特别是提供有可调极结构的这种传感器，而且导致了传感器中的噪声增加，这是因为所有单个磁畴可能呈现磁性不同的转换特性，这还导致传感器的特性曲线的磁滞现象增加。下面本专利技术以简单方式提供保证去磁场基本上几乎相同地作用于所有导体上的措施，其中所有导体电连接以形成传感器并由磁阻材料形成，结果是形成传感器的导体中的电流不利地受到在属于传感器的导体的空间延伸的区域中的非均匀去磁场的影响。作用到由磁阻材料形成的所有条形传感器导体上的磁场的均匀化，即特别是去磁场，是通过根据本专利技术设置的电分离屏蔽条实现的。如果这种磁阻传感器包括由磁阻材料形成的至少两个条形导体的设置，其中至少两个条形导体基本上互相平行延伸，并且其中作为周边条描述的至少一个导体形成导体设置的边界，导体的设置有利地受到至少一个屏蔽条的限制，其中屏蔽条至少基本上平行于至少一个周边条设置并与其相隔预定间隔，而且与其电隔离。对此，在本专利技术的最佳改进中，周边条是通过基本上互相平行延伸的至少两个导体形成的。通过这种方式，在所述传感器中，屏蔽条还作为相邻条形元件分配给各个“边界”导体。所述屏蔽条实现了以下结果，即电连接以形成传感器并由磁阻材料构成的所有条形导体位于导体结构的“内部”。由于这些措施而使所述导体的磁特性、特别是涉及磁滞、线性和灵敏度的特性变得至少基本上相同，这与由于制造而造成的偏离无关，然而，利用用于所述类型导体的目前光刻制造方法，这还保持在非常窄的限度内。另一方面，磁特性偏离按上述方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·德舍尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：