差动式螺旋形磁场感测装置和使用该装置的磁场检测组件制造方法及图纸

差动式螺旋形磁场感测装置包括设置成彼此平行的两个软磁薄片式磁心，为减少反磁场分量将每个软磁薄片式磁心在检测轴的方向上分成几部分，差动激励线圈、磁通变化检测线圈和零磁场检测线圈一匝一匝地层压并缠绕在软磁薄片式磁心周围，并且没有外加磁场时不会由于磁通变化检测线圈产生电压波形。此外，为使软磁薄片式磁心的漏磁分量最小，将软磁薄片式磁心夹在中间以形成闭合磁路。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种差动式螺旋形磁场感测装置，该装置具有与信号处理器一起集成在半导体基片上的微型闭合磁路，和一种磁场检测组件。并且，更具体地说本专利技术涉及一种使用软磁薄片式磁心来检测弱于地球磁场的磁场的差动式螺旋形磁场感测装置，和一种磁场检测组件，通过应用LIGA(金属版印刷术，电成型术和塑模法)类的工艺和IC(集成电路)制造工艺将信号处理器和差动式螺旋形磁场感测装置集成在半导体基片上。人们已经将使用软磁材料和线圈的磁传感器用作具有高灵敏度的磁传感器。这种磁传感器是通过在一个相对大的由软磁条做成的杆状磁心或环状磁心周围缠绕线圈而制成的。为了准确地检测磁场，电磁铁回路是必需的。已经提出了用软磁薄片式磁心和平片线圈来得到磁传感器的磁场感测元件的方法。如附图说明图1所示，传统的弱磁场感测装置是用软磁薄片式磁心1a和1b与平片线圈制成的。将两个磁心1a和1b设置成与检测轴的方向平行然后被差动地驱动。为了抵消没有施加外加磁场时由电磁感应产生的感应电压，在两个软磁薄片式磁心1a和1b周围缠绕激磁线圈2a-2b和磁场检测线圈3a-3b。因而，传统的弱磁场感测装置需要很大面积。此外，由于激磁线圈2a-2b产生的磁通变化以及由磁通变化检测线圈3a-3b所检测到的磁场，穿过软磁薄片式磁心1a和1b的磁通泄漏是不可避免的，这就使得很难以高灵敏度检测磁场。由于传统的弱磁场感测装置是通过在一个相对大的由软磁条做成的杆状磁心或环状磁心周围缠绕线圈而制成的，因此，其制造成本很高。为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有高灵敏度的差动式螺旋形磁场感测装置，其可以准确地检测外加磁场，并且可以以微小尺寸制作在半导体基片上；以及提供一种使用该装置的磁场检测组件，于是，为实现上述目的，提供一种差动式螺旋形磁场感测装置，其包括半导体基片；软磁薄片式磁心，将其压成薄片重叠在半导体基片上以形成闭合磁路；激磁线圈，由薄金属片形成用于交替地对软磁薄片式磁心激磁；磁通变化检测线圈，由薄金属片制成用于检测软磁薄片式磁心中的磁通变化；以及一个零磁场检测线圈，用于产生反磁场分量以消除由外加磁场在软磁薄片式磁心中产生的磁通变化。在本专利技术中，最好是将软磁薄片式磁心分成两部分然后设置成彼此相互平行，该两部分软磁薄片式磁心可以再分成预定数目的几部分；激磁线圈的绕数为n匝，其中n是正整数，磁通变化检测线圈的绕数为m匝，其中m是正整数；以及零磁场检测线圈的绕数为一匝。将激磁线圈、磁通变化检测线圈和零磁场检测线圈压成薄片，其中，当外加磁场为零时，由激磁线圈产生的感应波形被抵消。此外，将两个软磁薄片式磁心设置成其中的一个位于另一个的上方，并且激磁线圈、磁通变化检测线圈和零磁场检测线圈在软磁薄片式磁心中以螺旋形底层、中层和顶层线的形式层压于三个平面上。此外，根据本专利技术的另一个方面，提供一种磁场检测组件，包括差动式螺旋形磁场感测装置，该装置包括半导体基片、压成薄片重叠在半导体基片上以形成闭合磁路的软磁薄片式磁心、由薄金属片形成的用于对磁薄片式磁心进行交替激磁的激磁线圈、由薄金属片制成的用于检测软磁薄片式磁心中的磁通变化的磁通变化检测线圈。和用于产生反磁场分量以消除由外加磁场产生的软磁薄片式磁心中的磁通变化的零磁场检测线圈；激磁线圈驱动电路，集成在半导体基片上并与激磁线圈相连；磁场检测信号处理电路，集成在半导体基片上并与磁场变化检测线圈相连；和零磁场检测信号处理电路，集成在半导体基片上并与零磁场检测线圈相连。在本专利技术中，最好将软磁薄片式磁心分成两部分然后设置成彼此相互平行，这两部分软磁薄片式磁心可以再分成预定数目的几部分。激磁线圈的绕数为n匝，其中n是正整数，磁通变化检测线圈的绕数为m匝，其中m是正整数；以及零磁场检测线圈的绕数为一匝。将激磁线圈、磁通变化检测线圈和零磁场检测线圈压成薄片，并且其中的外加磁场为零时，由激磁线圈产生的感应波形被抵消。此外，最好是将两个软磁薄片式磁心设置成其中的一个位于另一个的上方，并且激磁线圈、磁通变化检测线圈和零磁场检测线圈在软磁薄片式磁心中以螺旋形底层、中层和顶层线的形式层压于三个平面上。此外，最好是这样，激磁线圈驱动电路包括用于产生矩形波电压脉冲的矩形波振荡器，用于对矩形波电压脉冲的频率分成二分之一和四分之一的分频器，相应地，用于将四分之一的矩形波电压脉冲转换成三角波电压脉冲的波形转换器，和用三角波电压脉冲驱动激磁线圈的激磁线圈驱动器。通过参照下面的附图详细说明最佳实施例后，本专利技术的上述目的和优点会更清楚图1是描述常规磁场感测装置的简要透视图；图2是根据本专利技术的一个实施例的磁场感测装置的简要透视图；图3A至3G是图2所示磁场感测装置运行时的时序图；图4是图2所示磁场感测装置的平面图；图5是图4沿X-X’线的剖面图；图6是图4沿Y-Y’线的剖面图；图7A至7F是一种图2所示的磁场感测装置的生产方法的工艺步骤；图8是使用图2所示的磁场感测装置的磁场检测组件的简更透视图；图9是图8所示磁场检测组件的集成电路的方框图；图10A至10H是图9所示磁场感测装置的集成电路的工作时序图。图2是根据本专利技术的一个实施例的磁场感测装置的透视图，图3A至3G是图2所示磁场感测装置的工作时序图。具体地说，图3A是第一个软磁薄片式磁心的磁场波形图，图3B是第二个软磁薄片式磁心的磁场波形图，图3C是第一个软磁薄片式磁心的磁通密度波形图，图3D是第二个软磁薄片式磁心的磁通密度波形图，图3E是第一和第二磁通变化检测线圈中的感应电压Vind1和Vind2的波形图，图3F是第一和第二磁通变化检测线圈中的感应电压的合成电压Vind1+Vind2的波形图，图3G是零磁场检测线圈中的感应电压波形图。参照图2和图3A至3G，根据本专利技术的差动式螺旋形磁场感测装置是由缠绕在夹在半导体基片11中间的两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b周围的三个线圈构成的，这三个线圈分别是零磁场检测线圈13a-13b(A和A’端)，磁通变化检测线圈14a-14b(B和B’端)和激磁线圈15(C和C’端)。这里，由于激磁线圈15是缠绕成螺旋形的，如图2所示，由交替变化的激磁电流而产生的较高的、较低的软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b中的磁通被此相反。此外，由于磁通变化检测线圈14a-14b(B和B’端)是穿过较高的、较低的软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b缠绕成螺旋形的，因此，由于两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b的磁场方向彼此相反，由交替变化的激磁电流的电磁感应产生的磁通变化检测线圈14a-14b的感应电压被抵消。就是说，由于外加磁场Hext是平行作用在两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b的轴向上的，因此外加磁场Hext作用在与两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b相同的方向上。如图3A和3B所示，由于激磁线圈15相对于两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b缠绕成螺旋形，所以相对于两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b的激磁电流的流动方向彼此相反，由激磁电流产生的激励磁场Hexc和-Hexc具有相反的极性。因此，两部分软磁薄片式磁心12a/12b和16a/16b的内磁场是如图3A和3B所示的He本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差动式螺旋形磁场感测装置包括： 半导体基片； 软磁薄片式磁心，压成薄片重叠在半导体基片上以形成闭合磁路； 激磁线圈，由薄金属片形成用于对所述磁薄片式磁心进行交替激磁； 磁通变化检测线圈，由薄金属片制成用于检测所述软磁薄片式磁心中的磁通变化；和 零磁场检测线圈，用于产生反磁场分量以消除由外加磁场产生的所述软磁薄片式磁心中的磁通变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔相彦，赵汉基，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]