AT405984B - Magnetfeldsensor aus dünnen drähten - Google Patents

Description

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   Die gegenständliche Erfindung   betrifft   einen Magnetfeldsensor mit einem dünnen Draht, dessen Impedanz bzw. elektrischer Widerstand   magnetfeldabhängig   ist, wobei diese Abhängigkeit zur Erfassung des Magnetfeldes herangezogen wird. 



   Bei bekannten derartigen Sensoren werden aus amorphen bzw.   nanoknstallinen   Legierungen (metallische Gläser) hergestellte Drähte verwendet. Da jedoch derartige Drähte eine sehr grosse Härte aufweisen, sind sie einer Kontaktierbarkeit durch Löten, Kleben, Bonden   u. dgl.   nur schwer zugänglich, wodurch eine reproduzierbare und hochauflösende Impedanzmessung, insbesondere in   miniatunslerter   Bauweise, erschwert wird. Eine Kontaktierung durch Schweissung,   z. B. mittels   Laserstrahlen, ist zwar   möglich,   jedoch werden hierdurch aufgrund der thermischen Einwirkung im Verbindungsbereich die Domänenstruktur und die magnetfeldempfindlichen Eigenschaften zerstört. 



   Aus der JP 08-323 479 A ist ein Verfahren zur Verbindung eines Zuleitungsdrahtes mit einem dünnen Draht aus einer amorphen Legierung durch Widerstandsschweissen der beiden Drähte bekannt, wobei in weiterer Folge der Zuleitungsdraht mit einem Metallträger verbunden wird. Hierfür müssen jedoch einerseits die Drähte entweder mechanisch verdrillt oder zumindest mikromanipulatorisch gehalten werden Andererseits wird beim Widerstandsschweissen deshalb, da keine ausreichende Wärmeableitung durch den Zuleitungsdraht gegeben ist, eine Erwärmung des dünnen, amorphen Drahtes auch ausserhalb der Kontaktierungsstellen verursacht.

   Hierdurch kann jedoch insbesondere bei magnetischen Mikrosensoren, welche sehr kurze wirksame   Drahtlängen   aufweisen, eine partielle Rekristallisation auftreten, wodurch die zur Magnetfeldmessung ausgenützten Eigenschaften des Drahtes erheblich verschlechtert bzw. zerstört werden. 



  Demgegenüber kann bei einer direkten Verbindung des amorphen Drahtes mit dem Träger auf den Zuleitungsdraht verzichtet werden. 



   Aus der DE 41 24 684 A1 Ist es weiters bekannt, in ihren mechanischen Eigenschaften gleiche oder zumindest ähnliche Metalle untereinander durch Schweissung oder Verpressung zu verbinden. Um jedoch eine mechanisch feste bzw. formschlüssige Verbindung und sichere Kontaktierung der Drähte zu gewährleisten, Ist insbesondere für das Verpressen eine Bearbeitung des   Trägermetalles   erforderlich. 



   Der gegenständlichen Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfeldsensor zu schaffen, bei welchem die den bekannten Magnetfeldsensoren anhaftenden Nachteile vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass der Draht mittels eines haften Werkzeuges in ein Metall, welches weicher als der Draht ist, eingepresst und auf diese Weise für eine Strom/Spannungs-Messung kontaktiert ist. 



  Hierdurch wird ein bisher notwendiger Formgebungsvorgang an jenen Kontaktteilen, mit welchen der Draht durch Einpressen verbunden werden soll, eingespart. 



   Soferne mehrere Drähte mittels Mäanderstrukturen elektrisch in Serie geschaltet sind, wird eine Erhöhung der Empfindlichkeit bei gleichzeitiger geringer eindimensionaler Längenausdehnung erzielt. 



   Weiters kann auf einer mit Kupfer beschichteten Leiterplatte dadurch ein mehrdimensional empfindlicher Sensor hergestellt werden, dass mehrere Drähte mit ihren Längsachsen In verschiedenen Richtungen angeordnet und kontaktiert sind. Hierdurch ist eine mehrdimensionale Erfassung des Magnetfeldes möglich. 



   Bei Magnetfeldsensoren mit hoher örtlicher Auflösung,   d. h.   mit sehr kleinen Abmessungen der empfindlichen Zonen, kann das Problem des Ablängen von überstehenden Drahtenden, welche zwar die magnetischen Feldlinien bündeln, aber keinen Beitrag zur   Impedanzänderung   leisten, dadurch gelöst werden, dass die nach dem Einpressen überstehenden Enden mittels Hochenergiestrahlen, beispielsweise Laserstrahlen, oder mittels Trennschweissen, beispielsweise durch die hohe Stromdichte bei der Kondensatorenentladung, abgelängt werden. Hierdurch wird zudem die Festigkeit der Verbindung noch erhöht. 



   Die gegenständliche Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-   rungsbeisp ! eies   näher erläutert. 



   Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Magnetfeldsensor in Draufsicht. 



   In   Flg.   1 ist ein Substrat dargestellt, welches   z. B.   aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz hergestellt ist und welches mit Kupfer in einer Dicke von etwa 35 um beschichtet ist. In dieser Beschichtung sind die 
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 aus einer amorphen, ferromagnetischen Legierung besteht und eine Dicke von 30 Lm aufweist, mittels eines harten Werkzeuges, beispielsweise mit einem polierten Aluminiumoxidkeramik-Plättchen, eingepresst, wodurch eine feste Umschliessung und sichere Kontaktierung erzielt wird. Die überstehenden Enden 4 können, ohne dass hierdurch massgebliche Veränderungen der magnetischen Eigenschaften bedingt werden, längs der Linien 5 mittels Laserstrahlen abgelängt werden.

   Da durch die Einbettung des Drahtes 3 in die Kupferbeschichtung eine hervorragende Wärmeableitung gegeben ist, wird hierdurch keine Veränderung der magnetischen Eigenschaften des Drahtes 3 bedingt. Hierdurch kann der Sensordraht entweder in eine elektronische Schaltung integriert werden oder kann er über die grossen Flächen 6 mit Anschlussdrähten verbunden werden. 

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   Mit einem derartigen Verfahren können auch alle Arten von Schaltungen realisiert werden, bei welchen schlecht lötbare oder schlecht schweissbare Werkstoffe kontaktiert werden müssen. 



  

Claims (5)

1. Patentansprüche 1. Magnetfeldsensor mit einem dünnen Draht, dessen Impedanz bzw. elektnscher Widerstand magnetfeld- abhängig ist, wobei diese Abhängigkeit zur Erfassung des Magnetfeldes herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (3) mittels eines harten Werkzeuges In ein Metall (2), welches weicher als der Draht (3) ist, eingepresst und auf diese Weise für eine Strom/Spannungs-Messung kontaktiert ist.
2. 2. Magnetfeldsensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Drähte (3) mittels Mäandersturkturen elektrisch in Serie geschaltet sind
3. 3. Magnetfeldsensor nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Drähte (3) mit ihren Längsachsen in verschiedenen Richtungen angeordnet und kontaktiert sind, wodurch eine mehrdimensionale Erfassung des Magnetfeldes möglich ist.
4. 4. Magnefeldsensor nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Einpressen überstehenden Enden (4) mittels Hochenergiestrahlen, beispielsweise Laserstrahlen, abgelängt sind.
5. 5. Magnetfeldsensor nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Einpressen überstehenden Enden (4) mittels Trennschweissen, beispielsweise durch die hohe Stromdichte bei einer Kondensatorentladung, abgelängt sind.