磁场传感器制造技术

磁场传感器包括可磁化的芯，用于磁化所述芯的磁化装置和用于确定所述芯中的磁场的确定装置，其中所述芯具有至少区段式弯曲的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
为了测量磁场已知了磁通门传感器。在这样的磁通门传感器的一种变型方案中，软磁芯经受交变磁场，所述交变磁场以交变的场方向使芯进入磁饱和。当交变磁场恰好补偿外部磁场时总是发生芯的再磁化。基于与所生成的交变磁场相关的再磁化的时刻可以确定所述外部磁场。这种传感器可以作为薄膜技术在半导体衬底上制造，往往也称作MEMS传感器。
技术介绍
未公开的专利申请DE 102009028815. 5示出MEMS技术的磁场传感器，其中，线圈在方形的芯中产生磁场
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，提供一种磁场传感器，借助于所述磁场传感器可以更准确地确定再磁化的时刻。本专利技术通过具有权利要求I的特征的磁场传感器解决所述问题。从属权利要求说明有利的构型方案。磁场传感器包括可磁化的芯、用于磁化芯的磁化装置和用于确定芯中的磁场的确定装置，其中，芯具有至少区段式弯曲的表面。尤其是在微型化的磁场传感器(MEMS)中，可以通过芯的表面的弯曲避免可差地磁化区域的出现，从而芯的磁畴不需要明显不同的场进行再磁化。因此，可以降低再磁化时刻的统计学波动并且由此改善磁场传感器的测量精度。芯可以具有一个具有正曲率的纵剖面。在此，沿着整个纵剖面的曲率是正的。特别地，沿着纵剖面的曲率不可以超过一个预先确定的值。由此得出具有倒圆的轮廓的芯，从而可以进一步减少可差地磁化的畴。芯可以相对于其纵轴线轴对称地构造。与扁平的实施形式相比，通过所述方式可以避免芯的更多的角和棱边,从而芯的这些畴的可磁化性更相同。这可以导致进一步改善的磁场确定。芯可以具有削尖的或者锥形的端部区段。通过与此相关地减少或者避免终止畴，再磁化可以在更窄的时间范围内转移，从而可以进一步提高磁场传感器的测量精度。此外，芯可以非对称地构型，例如其方式是，芯的几何重心由于芯在端部区段方向上的外部尺寸的变形而沿着芯的纵轴线转移。这例如可以通过芯的基本上梯形的实施形式来实现。由此可以更好地定义芯的再磁化过程的开始，由此可以进一步改善芯的再磁化的时间可再现性。在其他实施形式中，芯可以沿着其纵轴线具有多个具有不同大小的纵剖面面积的区段，从而确定用于开始再磁化过程的定义的磁化的区域。附图说明以下参考附图详细地说明本专利技术，其中示出图I :磁通门磁场传感器的原理图；图2 :图I的磁场传感器上的时间变化曲线；图3 :用于图I的磁场传感器的不同的芯的视图。具体实施例方式图I示出磁场传感器100的原理图。所述磁场传感器100包括第一线圈110、第二线圈120和芯130。磁场传感器100被构造为薄膜系统。在此，在微型化的(MEMS)磁场传感器100的一个实施例中，芯130具有几百微米至几毫米的长度并且具有典型20至200 y m的宽度。第一线圈110和第二线圈120可以分别包括一个或多个线匝并且所述线匝中的每一个可以被构造在磁场传感器100的衬底上。在此，线匝可以包围芯130或者在芯130旁边延伸。借助于第二线圈120可以确定对芯130中的磁场的指示，例如磁通密度或磁通。在第一线圈110上施加周期性的(例如三角形的)电压变化，使得在芯130的区域中产生一个磁场，所述磁场周期性地减小和增大。芯130优选由具有较小迟滞的软磁材料制成。当芯130的磁化方向变化时，芯130通过由第一线圈110引起的交变磁场周期性地经历再磁化。在再磁化的时刻，在第二线圈120( “拾取线圈”)中感应出电压U2。基于这样的电压脉冲220的时刻可以如以下进一步说明的那样确定外部磁场。为了尽可能准确地测量脉冲的时刻，所述脉冲相对于三角形电压Ul的周期必须尽可能窄。为此目的，通常如此选择芯130的材料，使得芯130的迟滞尽可能小。对于微型化的磁通门磁场传感器，芯130的更小迟滞的优化受材料的相应选择以及微型化系统的制造过程范畴内的芯130的制造过程限制。此外，脉冲220的强度随着线圈110、120和芯130的不断微型化而降低，使得信号电压U2的分析处理变得困难。图2示出在图I中的磁场传感器100上的电压Ul和U2的时间变化曲线的图200。在图200的上部中示出的变化曲线210代表图I中的第一线圈110上的电压Ul的变化曲线。在图200的下部中示出的脉冲220相应于图I中的第二线圈120上的U2的电压脉冲。变化曲线210是对称的三角形信号。芯130的磁化与变化曲线210成比例。在时刻tl、t4、t5和t8，变化曲线210的电压Ul具有值O。如果没有施加外部磁场，则在这些时刻进行图I中的芯130的再磁化，这可由在相同时刻图I中的线圈120的电压U2的脉冲220检测。如果芯130通过外部磁场预磁化，则分别在外部磁场通过借助于第一线圈110引起的磁场补偿的时刻进行芯130的再磁化。在图2的示图中，在第一变化曲线210相应于外部磁化230 (即在时刻t2、t3、t6和t7)时总是这样的情形。由脉冲220彼此间或者相对于变化曲线210的相对位置可以确定外部磁场的强度或者方向。为了可以尽可能准确地实施脉冲220或者时刻tl至t8的测量，必需的是，电压U2的脉冲220达到预先确定的电压并且在此尽可能窄。铁磁材料(如芯130)通常具有晶体结构，其具有磁化的畴。这些畴称作外斯畴(Weiss-Bezirke)并且具有约10_8至10_4m的范围内的延展。外斯畴之间的界限称作布洛赫壁。通常，外斯畴磁化直到饱和，其中，不同的外斯畴的磁化具有不同的方向。在增大的、磁场中，布洛赫壁发生位移，有利于在外部场的方向上定向的那些外斯畴。在外部场进一步增大时，最终越来越多的外斯畴改变其磁定向。铁磁材料的晶体中的晶格缺陷、晶界或磁材料本身在其运动方面的限制可以阻碍布洛赫壁的位移运动。这种效应称作“钉扎(Pinning) ”。铁磁材料的磁化因此没有跟随外部持续增大的磁场而有效增大，而是存在小的差-巴克豪森跳跃(Barkhausen-Spriingen)。由此,阻碍了铁磁材料的均匀的 再磁化,使得在图I中的芯130的情形中图2中的脉冲220在时间(水平)方向上扩宽。本专利技术的核心在于，如此构型芯130，使得能够实现微型化的磁传感器100中的芯130的尽可能均匀并且快速的再磁化。为此目的，芯130的边界被如此构造，使得钉扎效应减弱。此外，芯130可以被如此构型，使得再磁化过程受芯130的形状影响。图3示出图I中的磁场传感器100的不同的芯130的纵剖面。示出的纵剖面310至370可以分别涉及基本上扁平的芯130，使得纵剖面310至370相应于芯130的俯视图。这样的芯优选可以通过薄膜技术制造。在本专利技术的一个变型方案中，芯130例如关于芯130的纵轴线L轴对称地实施，从而可以分别通过纵剖面310至370绕其纵轴线的旋转来定义芯130的三维形状，并且所涉及的芯仅仅具有圆形的横截面。扁平的构型与圆形的构型之间的中间形状(例如具有削平的或者椭圆形的横截面)同样是可能的。为了制造这样的芯可能需要与借助薄膜技术不同的制造方式。纵剖面310至370分别具有一些区段，在这些区段上芯130的表面0是弯曲的。在这些区段中布洛赫壁的迁移在减小的程度上受到芯130的边界阻碍。在所有的纵剖面310至370中，如此选择相应的纵剖面的长度与宽度之间的比例，使得尽可能少地干扰布洛赫壁的运动。如此成形的芯130在文献中称作“窄芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.08 DE 102009047624.51.磁场传感器(100)，其具有 可磁化的芯(130)； 磁化装置(110)，用于磁化所述芯(130)； 确定装置(120),用于确定所述芯(130)中的磁场， 其特征在于， 所述芯(130)具有至少区段式地弯曲的表面(O)。2.根据权利要求I所述的磁场传感器(100)，其特征在于，所述芯(130)的纵剖面(310-370)具有一个具有正曲率的轮廓。3.根据权利要求I或2所述的磁场传感器(100)，其特征在于，所述芯(130)具有纵轴线(L)，所述芯相对于所述纵轴线轴对称地构造。4.根据以上权利要求中任一项所述的磁场传感器(100)，其特征在于，所述芯(130)的纵剖面(310-370)具有弯曲的端部区段(E)。5.根据权利要求I至3中任一项所述的磁场传感器(100)，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·保陶克，S·魏斯，F·恩吉卡姆恩吉蒙齐，F·沙茨，P·法贝尔，C·比尔霍夫，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：