薄膜磁通量闸门传感器制造技术

一种磁通量闸门磁场传感器，包括励磁电流导体（４）和可饱和磁性材料包壳层（６），所述可饱和磁性材料包壳层具有在该包壳层的相反表面之间延伸的多个馈通通道（１６），所述励磁电流导体迂回穿过多个所述馈通通道。

【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用于测量或检测磁场的薄膜磁通量闸门传感器。
技术介绍
在许多不同的应用中可以测量或检测磁场，例如用于电流测量、用于位置感测应 用、或用于在电磁驱动应用中测量磁通量。在需要用于测量弱磁场的低成本微型传感器的应用中使用薄膜磁通量闸门磁场 传感器。在EP 1785738中描述了用于感测对象位置的薄膜磁通量闸门传感器。所述传感 器包括夹在带有导电迹线的两个印刷电路板之间的薄磁芯层，所述导电迹线相互连接以便 形成围绕磁芯的绕组。这种夹层构造制造起来相对昂贵，并且考虑到用于把导电迹线与磁 芯层分隔的电介质电路板的厚度而不能提供最优的性能。在国际公布WO 2007/010378中 所描述的薄膜磁通量间门传感器部分地克服了这些问题。通过使用本身公知的沉积技术在 衬底上构建多个层来制造在上述申请中所描述的磁通量间门传感器。磁通量间门传感器具 有被可饱和柔软磁性材料包壳(cladding)包围的中央励磁导体。沉积过程要求沉积第一 包壳层，然后沉积导电材料层以便形成中心励磁导体，随后在其上沉积第二包壳层以便完 全地包围导体。因而在两个或多个沉积步骤中沉积柔软磁性材料包壳，然而其缺点在于这 可能在多个层之间产生影响通过包壳的磁通线的界面。特别地是，所述界面可能产生寄生 气隙效应，该效应增加包壳的饱和所需的磁化等级(从而增加驱动传感器所需的功率)和 /或降低磁化的均勻性从而导致包壳的不均勻饱和以及传感器测量信号的失真。为了改变磁通量闸门传感器的灵敏度和测量范围，可能希望改变磁通量闸门传感 器的长度。然而这难以利用常规的薄膜磁通量间门传感器实现同时保持柔软磁性材料的均 勻饱和以及信号测量的线性度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种薄膜磁通量闸门磁场传感器，该传感器是精确的、功率 高效的、紧凑的并且能够很经济地按照工业序列制造。提供具有高灵敏度的磁场传感器是有益的。提供用于产生具有良好线性度的测量信号的磁场传感器是有益的。提供能够容易地按照经济的方式被配置用于不同操作范围的磁通量闸门磁场传 感器是有益的。已经通过提供如权利要求1所述的磁通量闸门磁场传感器实现了本专利技术的目的。这里公开了一种磁通量闸门磁场传感器，包括电励磁电流导体(electrical excitation current conductor)和可饱和磁性材料包壳层，所述可饱和磁性材料包壳层 具有在该层的相反表面之间延伸的多个馈通通道(feed-through channel)，所述励磁电流 导体迂回穿过多个所述馈通通道。有益地是，可以在单个连续层中沉积可饱和磁性材料包壳从而避免对磁通量产生寄生气隙效应和电阻的界面。此外，位于每个馈通通道周围并因此位于励磁电流导体部分 周围的包壳的区段(section)的有效长度很短，导致可饱和磁性材料的良好的饱和均勻 性。优选地在一行中或者在锯齿形图案中以基本上规则的间隔依照并列方式布置所 述通道。有益地是，可以提供其中形成馈通通道的多行包壳，一行挨着其它行，它们相互接 触或者相互间隔。可以提供单个励磁电流导体，其迂回穿过所述多个行，从行的一端到另一 端并返回。作为选择，可以提供多个独立的励磁电流导体，各自迂回穿过不同的包壳行。不同的磁性材料包壳行可以具有相等的或不同的长度。因而可以通过改变相邻包 壳行的各自长度来改变或调整可饱和磁性材料包壳的饱和特性。特别地是，可以容易地通 过改变包壳的长度来改变磁通量间门传感器的灵敏度。磁通量间门传感器可以有益地包括传感器线圈，其在一行或多行磁性材料包壳和 励磁电流导体周围形成螺旋线，传感器线圈螺旋线包括在磁性材料包壳层的每一侧形成的 平面区段，所述平面区段借助跨过磁性材料包壳层的馈通区段互连。有益地是，可以在与用 于互连相邻馈通通道的励磁电流导体的平面区段相同的层中形成传感器线圈的平面区段。 因而，考虑到要图案化和沉积的有限层数，用于形成磁通量闸门传感器的沉积过程是非常 经济的。根据本专利技术的一种用于制作磁通量闸门磁场传感器的方法可以包括以下步骤沉 积包括励磁电流导体的区段的第一导电层；沉积柔软磁性材料层，其用于形成具有位于该 柔软磁性材料层的相反外表面之间的多个馈通通道的包壳；沉积表示载运饱和电流的导体 的区段的导电部分。在优选实施例中，制造过程可以包括以下步骤-在隔离衬底(例如玻璃、硅)上沉积导电的种子层-对种子层进行图案化以便在第一层上图案化励磁电流导体的区段和传感器线圈 的区段-例如利用铜来电镀底部导电层以便在第一层上形成励磁电流导体的区段和传感 器线圈的区段-沉积例如聚酰亚胺的隔离层，以便使励磁电流和传感器导体与磁性材料层绝缘-沉积导电种子层-利用期望的磁性层形状来图案化该种子层-电镀坡莫合金或其它柔软磁性材料来形成磁性材料包壳层-沉积例如聚酰亚胺的隔离层，以便使励磁电流和传感器导体与磁性材料层绝缘_在其中想要导电馈通(过孔)之处移除隔离层-沉积并图案化导电的种子层以便在第二层上图案化励磁电流导体的区段和传感 器线圈的区段-例如利用铜来电镀顶部导电层以便在第二层上形成励磁电流导体的区段和传感 器线圈的区段附图说明本专利技术的进一步目的和有益特征通过权利要求和以下参考附图的详细描述将更5加清楚，其中图1和2是依照本专利技术的薄膜磁通量闸门传感器的各自示意图，用于图示饱和导 体和包壳行；图3是示出被图案化以形成励磁电流导体的区段和感测线圈的区段的第一导电 层的视图；图4是示出磁性材料包壳行和励磁电流导体和感测线圈的馈通导体区段的视图；图5是被图案化以形成励磁电流导体的区段和感测线圈的区段的第二导电层的 视图；图6是通过依照本专利技术的磁通量闸门传感器的示意性剖视图，用于示出励磁电流 导体迂回穿过磁性材料包壳层的通道；图7是依照一种变型示出不同长度的多行磁性材料包壳的视图；图8是另一种变型的与图7类似的视图。具体实施例方式参照附图，磁通量间门磁场传感器2包括励磁电流载运导体4、可饱和磁性材料包 壳6、磁场传感器8和承载前述元件的衬底10。励磁电流导体4的末端被连接到接触端子13a、13b(在所示出的实施例中采用连 接到传感器的励磁电流电源(未示出)的接触垫形式)。磁场传感器8采用感测线圈的形式，所述感测线圈在磁性材料包壳周围形成螺旋 线，所述感测线圈的末端被连接到接触端子12a、12b，所述接触端子12a、12b在所示出的实 施例中采用连接到传感器的感测线圈处理电路(未示出)的接触垫的形式。然而磁场传感器可以具有其它配置，例如磁场传感器可以包括一个或多个拾取线 圈，例如在衬底上按照平面布置并且位于磁性材料包壳6的末端。磁性材料包壳6可以在能够通过磁性材料层的沉积和图案化工艺形成的层中设 置为一行或多行14。设置为一行或多行的磁性材料包壳层也可以借助除沉积之外的方法例 如借助在励磁电流导体周围注射模塑来形成。然而依照本专利技术的用于形成传感器的沉积过 程是特别有益的，因为对于大量工业制造来说这是十分节约成本的并且使传感器能够特别 紧凑且功率高效。每一行磁性材料包壳包括在磁性材料包壳层的相反外表面18、20之间延伸的多 个并列馈通通道16。如图示的实施例所示，所述馈通通道16优选地沿着直线相互以规则的 间隔定位。然而也可以使馈通通道沿着锯齿形图案而不是沿着单行布置。每个磁性材料包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁通量闸门磁场传感器，包括励磁电流导体（４）和可饱和磁性材料包壳层（６），所述可饱和磁性材料包壳层（６）具有在该包壳层的相反表面之间延伸的多个馈通通道（１６），所述励磁电流导体迂回穿过多个连续的相邻所述馈通通道。

【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：W泰帕，
申请(专利权)人：机电联合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]