磁场传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁场传感器，用于测量传感器位置处的磁场，所述磁场传感器具有：印刷电路板，其由电绝缘的材料制成；磁场传感器元件，其设置在所述印刷电路板上并且通过电接触部(3，5)与设置在所述印刷电路板上的第一印制导线相连接；至少一个第二印制导线，其用于产生试验磁场，所述至少一个第二印制导线设置在所述印刷电路板上并且在施加校准电流时在所述传感器位置处产生预先确定的试验磁场。

【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磁场传感器并且尤其涉及一种这样的传感器的校准。
技术介绍
在现有技术中公开了各种微机械的磁场传感器，它们将电流与磁场之间的相互作用转换为力。这样，DE 198 27 056例如公开了一种微磁场传感器，其中，电容式地通过梳形电极来检测由洛伦兹力引起的传感器结构的运动。在此，充分利用洛伦兹力，其方式是， 通过在(自由悬浮的)电导体中注入的电流和外部施加的磁场引起自由悬浮的结构的横向运动。此外公开了以下微磁场传感器，其充分利用在存在外部磁场的情况下在电流流经的导体中出现的霍尔效应。在此，由于存在外部磁场而使导体中的电子转移，使得在导体的两侧之间形成电势差，所述电势差体现为霍尔测量效应。适于微结构技术的其他测量原理是磁通门传感器、AMR传感器或者GMR传感器。然而，在这些以微结构技术制造的传感器中，由于公差或者也由于变化的环境条件——如温度、气压等等形成传感器偏移，所述传感器偏移需要传感器的调准或校准。在这样的校准范畴内，在传感器位置处例如施加预先确定的磁场并且由在施加和缺少磁场时不同的传感器输出值计算传感器偏移。为此，DE 198 27 056公开了构造为校准电流回路的励磁线圈，其设置在围绕传感器的衬底上。因此，励磁线圈集成在微传感器元件自身中。这种布置也称作“片上线圈(Coil on Chip)”。因为励磁线圈的几何布置以及导体横截面和电阻率是已知的，所以在预先给定的试验电流下在传感器位置处形成的磁场或者可以计算求得或者可以实验求得。相对于例如为测试设备的一部分的外部线圈布置的优点在于，不需要耗费的测试设备以保证传感器位置处的场的均勻性和时间稳定性。
技术实现思路
根据本专利技术的用于测量传感器位置处的磁场的磁场传感器具有-由电绝缘的材料制成的印刷电路板；-尤其被构造为微系统的磁场传感器元件，其设置在所述印刷电路板上并且通过电接触部与设置在所述印刷电路板上的第一印制导线相连接；-至少一个第二印制导线，其用于产生试验磁场，所述至少一个第二印制导线设置在所述印刷电路板上或者所述印刷电路板中并且在施加流过第二印制导线的校准电流时在传感器位置处产生预先确定的试验磁场。在这种磁场传感器中设有用于产生试验磁场的印制导线，以调准印刷电路板上的磁场传感器。这能够省去试验设备中的励磁线圈。此外，相对于励磁线圈集成到微磁场传感器元件中的布置具有如下优点不必设置用于集成的励磁线圈的芯片面积。因此，可以使集成开销和(因此)成本较低。此外，在借助根据本专利技术的布置施加校准电流时，热负荷更低。此外与片上线圈布置相比，可以实现更高的电流和(由此)更大的磁场。第二印制导线可以例如环状地围绕磁场传感器元件。因此，在施加校准电流时，在传感器位置处产生基本上与磁场传感器元件的传感器表面垂直的试验磁场。此外，也可以在印刷电路板(的相同侧面)上在磁场传感器元件的相对置的两侧上分别设置一个第二印制导线，其中，所述两个第二印制导线彼此平行地设置。这具有如下优点在相应激励时，可以产生与传感器表面垂直的试验磁场和与传感器表面相切的试验磁场。有利的是，两个平行的印制导线在沿着磁场传感器元件的、印制导线所在侧的棱边的方向上的延展分别比其在磁场传感器元件的与所述棱边垂直地设置的侧棱边的方向上的延展大至少五倍、优选至少十倍。因此，在传感器处产生相对较大的试验磁场。也可以设有两对各两个平行的印制导线，以产生试验磁场，其中，两个印制导线对从上面看彼此成直角地、但彼此电绝缘地设置。借助这种布置，在相应激励时，可以在所有三个空间方向上产生试验磁场。在此，两对印制导线可以设置在印刷电路板的不同金属层上，以便使它们彼此电绝缘。此外，提供了如以上描述的磁场传感器与试验设备的组合，其中，试验设备可与磁场传感器操作性地连接并且被构造用于在所述至少一个第二印制导线上施加预先确定的校准电流。所述布置的优点在于，试验设备不必配备励磁线圈以产生试验磁场并且因此可以被简化。附图说明图1示出根据本专利技术的第一实施例的磁场传感器的立体视图。图2示出根据本专利技术的磁场传感器与试验设备的组合的框图。图3示意性地示出根据第一实施例的校准电流以及由其在传感位置处引起的试验磁场。图4示出根据本专利技术的第二实施例的磁场传感器的立体视图。图5A是示意性示出根据第二实施例的第一变型方案的校准电流以及由其在传感器位置处引起的试验磁场的立体视图。图5B是示意性示出根据第二实施例的第一变型方案的校准电流以及由其在传感器位置处引起的试验磁场的截面图。图6A是示意性示出根据第二实施例的第二变型方案的校准电流以及由其在传感器位置处引起的试验磁场的立体视图。图6B是示意性示出根据第二实施例的第二变型方案的校准电流以及由其在传感器位置处引起的试验磁场的截面图。具体实施例方式图1示出根据本专利技术的第一实施例的磁场传感器10的立体视图。磁场传感器10 包括传感器元件1，所述传感器元件1固定、例如粘接在印刷电路板2上。传感器元件1被构造为微系统，即用于产生传感器信号的传感器结构单片地设置在例如由硅制成的半导体芯片上，所述传感器信号相应于待测量的磁场的大小。传感器元件1在本实施例中被构造为霍尔传感器，并且产生相应于传感器位置处的磁场的ζ分量的模拟信号。所述模拟信号被低通滤波并且由模拟/数字转换器转换成数字的传感器信号。 在当前的示例中，通过集成到传感器元件1中的数据处理单元实施模拟信号的所述进一步处理。然而同样可能的是，在印刷电路板2上设有单独的模块——例如ASIC，用于所述数据处理。印刷电路板2(也称作“PCB”)由电绝缘的材料(例如纤维增强的塑料)制成。印刷电路板2具有至少两个金属层，所述至少两个金属层例如设在印刷电路板2的上侧和下侧上。在这些金属层中设置有印制导线，所述印制导线例如由薄的铜层刻蚀出。在图1中用虚线示出了印刷电路板2的下侧上从外部实际上看不到的印制导线以及敷镀通孔。在传感器元件1上例如设有四个接触部3，这四个接触部通过键合引线4与印刷电路板1的上侧(第一金属层)上的键合区5连接。在当前的示例中，键合区5通过敷镀通孔与第一印制导线6连接，所述第一印制导线设在印刷电路板2的下侧(第二金属层)上， 并且键合区5与印刷电路板1的外边缘上的LGA连接端子7a连接。此外，在印刷电路板2的第一金属层中设有第二印制导线8，其环状地围绕传感器元件1。第二印制导线8通过敷镀通孔与第二金属层上印刷电路板1的边缘处的LGA连接端子7b连接。第二印制导线8用于在传感器调准范畴内施加试验场，如以下仍更详细地描述的那样。磁场传感器10可以借助绝缘材料注塑包封(umspritzen)并且被容纳在塑料壳体或类似物中(未详细示出)。随后，它可以通过LGA(Land Grid Array 接点栅格阵列)上的LGA连接端子7a和7b与控制装置或者激励与分析电子装置连接。通过LGA连接端子7a中的两个进行传感器元件1的激励。通过两个其余的LGA 连接端子7a来量取由传感器元件1产生的数字信号。然而已表明恰好在霍尔传感器的情况下产生可以相应于直至几毫特斯拉的传感器偏移。如果传感器偏移过大，则传感器10可能是不可用的并且应被分拣出。在第一实施例的第一变型方案中，在所谓的最终测量(Endmessen)中，即在制造传感器10之后，在借助第二印制导线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：G·拉梅尔，S·魏斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：