电流传感器制造技术

一种用于测量流经导体（90）的电流的电流传感器包括传感器基板（10）、形成在传感器基板（10）的表面（10a）上并且配置为输出随施加的磁场而变化的信号的磁电转换器（20）、以及包围传感器基板（10）和导体（90）以将内部与外部磁屏蔽的磁屏蔽部（30）。磁电转换器（20）的输出信号随着沿着传感器基板（10）的形成表面（10a）所施加的磁场而变化。磁屏蔽部（30）具有用于降低磁屏蔽部（30）中的磁饱和的至少一个间隙（31）。间隙（31）和传感器基板（10）在与传感器基板（10）的形成表面（10a）正交的z方向上位于相同高度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流传感器相关申请的交叉引用本申请基于2011年6月28日提交的日本专利申请No.2011-143167,其内容在此以引用的方式并入本文。
本公开内容涉及一种电流传感器，该电流传感器用于基于由测量电流感应的磁场而导致的磁阻效应元件的阻抗的变化来测量待测量的测量电流。
技术介绍
例如，如在专利文献1中所公开的，已经提出一种电流传感器，该电流传感器包括汇流条、与该汇流条相对定位以使得由流经该汇流条的电流感应的磁场能够施加至磁响应面的磁检测器、以及磁屏蔽该磁检测器的磁屏蔽部。该磁屏蔽部具有用于将汇流条和磁检测器包围在内部的环形包围部分，并且该环形包围部分至少在一个位置处具有间隙。当将高度方向定义为在垂直于汇流条的长度方向并且包含磁检测器存在的位置的虚平面上经过汇流条和磁检测器的直线方向时，间隙和汇流条在高度方向上位于相同或几乎相同的位置。汇流条具有沿着高度方向的厚度方向的板状。磁响应面的磁响应方向与汇流条的宽度方向相同。因此，磁检测器在高度方向上不响应于磁场。如上所述，在专利文献1中公开的电流传感器中，间隙和汇流条在高度方向上位于相同或几乎相同的位置。磁屏蔽部中流动的磁通量通过间隙释放出并在外部产生磁场。由间隙产生的磁场(在下文中称为间隙磁场)根据磁场的形状而变化。在图1中示出的结构的情况下，由于磁屏蔽部的形状是相对于连接两个间隙的直线(在下文中称为基准线)对称，因此间隙磁场与基准线正交。在专利文献1中，虽然间隙和汇流条在高度方向上位于相同或几乎相同的位置，然而间隙和磁检测器在高度方向上并不位于相同的位置。因此，间隙磁场倾斜地施加至磁检测器，并且沿着汇流条的宽度方向的间隙磁场施加至磁响应面。因此，磁阻效应元件的阻抗会发生变化，而使得可能降低检测电流的精度。现有技术专利文献专利文献1：JP-A-2010-2277
技术实现思路
鉴于以上情况，本公开内容的目的是提供一种用于减小检测电流的精度降低的电流传感器。根据本公开内容的一方面，一种用于测量流经导体的电流的无芯电流传感器，所述电流传感器包括：支撑基板；传感器基板，其安装在所述支撑基板上；磁电转换器，其形成在所述传感器基板的表面上，所述表面与安装在所述支撑基板上的所述传感器基板的背面相对，其中所述磁电转换器被配置为输出随施加的磁场而变化的信号；以及磁屏蔽部，其包围所述传感器基板和所述导体，以将内部与外部磁屏蔽，其中基于由所述电流感应的磁场导致的所述输出信号的变化，来测量所述电流，所述磁电转换器的所述输出信号随着沿着所述传感器基板的形成表面所施加的磁场而变化，所述磁屏蔽部具有用于降低所述磁屏蔽部的磁饱和的两个间隙，并且所述两个间隙和所述传感器基板在与所述传感器基板的所述形成表面正交的z方向上位于相同高度，所述传感器基板位于所述磁屏蔽部的对称部分的中心，以及两个间隙沿着基准线隔着所述传感器基板而彼此面对，所述基准线沿着所述传感器基板的所述形成表面通过所述两个间隙延伸。磁屏蔽部中流动的磁通量通过间隙释放出并且在外部产生磁场。由间隙产生的磁场(在下文中称为间隙磁场)根据磁屏蔽部的形状而变化。根据该方面，间隙和传感器基板在与传感器基板的形成表面正交的z方向上位于相同的高度。因此，间隙磁场垂直地施加至磁电转换器。所以，减小了由间隙磁场导致的磁电转换器的输出信号的变化，而使得可以减小检测电流的精度的降低。附图说明根据参照附图所做的以下详细描述，本公开内容的以上和其它目的、特征以及优点将变得更加明显。在附图中：图1是示出根据本公开内容的实施例的电流传感器的截面图的视图；图2是示出用于说明间隙磁场的截面图的视图；图3是示出用于说明施加至磁阻效应元件的磁场的截面图的视图；图4是示出用于说明由于外部磁场引起的间隙磁场的截面图的视图；以及图5是示出用于说明施加至磁阻效应元件的磁场的截面图的视图。具体实施方式参照附图来描述本公开内容的实施例。图1是示出根据实施例的电流传感器的截面图的视图。图2是示出用于说明间隙磁场的截面图的视图。图3是示出用于说明施加至磁阻效应元件的磁场的截面图的视图。图4是示出用于说明由于外部磁场引起的间隙磁场的截面图的视图。图5是示出用于说明施加至磁阻效应元件的磁场的截面图的视图。在图2和图4中，以简化方式示出电流传感器100来阐明间隙磁场。在下文中，将稍后描述的沿着形成表面10a的方向称为x方向，将沿着形成表面10a并且与x方向正交的方向称为y方向，以及将与形成表面10a正交的方向称为z方向。如图1所示，电流传感器100是无芯电流传感器。电流传感器100主要包括传感器基板10、磁阻效应元件20、以及磁屏蔽部30。磁阻效应元件20形成在传感器基板10上。磁屏蔽部30包围传感器基板10和待测量的测量电流所流动的测量导体90。电流传感器100基于由测量电流感应的磁场(下文称为测量磁场)而导致的磁阻效应元件20的阻抗的变化，来测量测量电流。根据实施例，除部件10-30之外，电流传感器100还包括偏磁磁体40、电路基板50、支撑基板60、模制树脂70以及间隔物80。传感器基板10为半导体基板，并且磁阻效应元件20形成在传感器基板10的表面10a(表面10a在下文中称为形成表面10a)上。如图1所示，传感器基板10以形成表面10a的背面安装在支撑基板60上。传感器基板10通过导线11电连接至电路基板50，且包含磁阻效应元件20的阻抗的变化的电信号通过导线11输出至电路基板50。磁阻效应元件20的阻抗仅随着沿着形成背面10a所施加的磁场而变化。虽然在附图中未示出，磁阻效应元件20具有包括自由层、中间层、引脚(pin)层以及磁性层的多层结构，该自由层、中间层、引脚层以及磁性层以该顺序堆叠在彼此之上。自由层的磁化方向随着沿着形成表面10a施加的磁场而变化。中间层是非磁性的。引脚层的磁化方向是固定的。磁性层固定引脚层的磁化方向。根据实施例，中间层具有绝缘性质，并且磁阻效应元件20是一种隧道磁阻效应元件。当在自由层和固定层之间施加电压时，电流(隧道电流)流经自由层和固定层之间的中间层。隧道电流的流动的容易程度取决于自由层和固定层的磁化方向。流动的容易程度在自由层和固定层的磁化方向互相平行时最大，而在自由层和固定层的磁化方向互相逆平行时最小。因此，磁阻效应元件20的阻抗的变化在自由层和固定层的磁化方向互相平行时最小，而在自由层和固定层的磁化方向互相逆平行时最大。根据实施例，半桥电路由两个磁阻效应元件20构成，而全桥电路由两个半桥电路构成。构成半桥电路的两个磁阻效应元件20的自由层的磁化方向互相逆平行，以使得两个磁阻效应元件20的阻抗可以朝相反的方向变化。即，当两个磁阻效应元件20中的一个的阻抗减小时，两个磁阻效应元件20中的另一个的阻抗增大。构成全桥电路的两个半桥电路之间的中点电位的差通过导线11输出至电路基板50。磁屏蔽部30具有管状并且由具有高导磁率的材料制成。磁屏蔽部30在内部容纳部件10、20、40-80、以及测量导体90，并且将内部与外部磁屏蔽。如图2中的实线所示，由测量导体90产生的测量磁场通过磁屏蔽部30传播，集中在磁屏蔽部30中，并然后在一个方向上通过磁屏蔽部30循环。如图4中的实线所示，集中在磁屏蔽部30上的外部磁场在两个方向上传播。磁屏蔽部30具有用于降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量流经导体（90）的电流的电流传感器，所述电流传感器包括：传感器基板（10）；磁电转换器（20），其形成在所述传感器基板（10）的表面（10a）上并且被配置为输出随施加的磁场而变化的信号；以及磁屏蔽部（30），其包围所述传感器基板（10）和所述导体（90），以将内部与外部磁屏蔽，其中基于由所述电流感应的磁场导致的所述输出信号的变化，来测量所述电流，所述磁电转换器（20）的所述输出信号随着沿着所述传感器基板（10）的形成表面（10a）所施加的磁场而变化，所述磁屏蔽部（30）具有用于降低所述磁屏蔽部（30）的磁饱和的至少一个间隙（31），并且所述间隙（31）和所述传感器基板（10）在与所述传感器基板（10）的所述形成表面（10a）正交的z方向上位于相同高度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.28 JP 2011-1431671.一种用于测量流经导体(90)的电流的无芯电流传感器，所述电流传感器包括：支撑基板(60)；传感器基板(10)，其安装在所述支撑基板(60)上；磁电转换器，其形成在所述传感器基板(10)的表面(10a)上，所述表面(10a)与安装在所述支撑基板(60)上的所述传感器基板(10)的背面相对，其中所述磁电转换器被配置为输出随施加的磁场而变化的信号；以及磁屏蔽部(30)，其包围所述传感器基板(10)和所述导体(90)，以将内部与外部磁屏蔽，其中基于由所述电流感应的磁场导致的所述输出信号的变化，来测量所述电流，所述磁电转换器的所述输出信号随着沿着所述传感器基板(10)的形成表面(10a)所施加的磁场而变化，所述磁屏蔽部(30)具有用于降低所述磁屏蔽部(30)的磁饱和的两个间隙(31)，所述两个间隙(31)和所述传感器基板(10)在与所述传感器基板(10)的所述形成表面(10a)正交的z方向上位于相同高度，所述传感器基板(10)位于所述磁屏蔽部(30)的对称部分的中心，以及两个间隙(31)沿着基准线(BL)隔着所述传感器基板(10)而彼此面对，所述基准线(BL)沿着所述传感器基板(10)的所述形成表面(10a)通过所述两个间隙(31)延伸。2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中所述形成表面(10a)平行于由互相正交的x方向和y方向所定义的x-y平面，由所述x方向和所述z方向定义的、经过所述形成表面(10a)的x-z平面所划分的所述磁屏蔽部(30)的内壁的轮廓相对于沿着所述x方向延伸且经过所述形成表面(10a)的所述基准线(BL)对称，以及所述两个间隙(31)形成在所述磁屏蔽部(30)的对称部分中。3.根据权利要求1所述的电流传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井亮辅，金原孝昌，车户纪博，野村江介，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP