CN104749393B - 一种霍尔传感器装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种霍尔传感器装置及其制造方法，传感器装置包括：均包括两个引脚的两个传感器芯片；壳体，所述壳体内设有分别与四个引脚电连接的四个导电端子；分别电连接到其中三个导电端子上的三个输出管脚；以及适于使剩余的一个导电端子与所述三个导电端子中的同类导电端子电连接的桥接件。制造方法包括：一体地模制出所述壳体和分别与所述四个导电端子电连接的四个输出管脚，切去与所述剩余的一个导电端子电连接的输出管脚以及提供所述桥接件。本发明降低了传感器装置的制造成本并提高了生产效率。

Description

一种霍尔传感器装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种霍尔传感器装置及其制造方法。
背景技术
使用磁传感器来检测目标轮的转速是众所周知的，所述磁传感器例如可以是霍尔传感器、各向异性磁阻器（AMR）或特大磁阻器（GMR）等。目前已知的是，可以使用霍尔传感器来检测目标轮的转速和旋转方向。通常，每个传感器装置的壳体中封装有单个传感器芯片来实现某一功能，用多个不同的传感器装置来实现不同的功能。但是，当需要实现多个功能时，采用多个传感器装置制造成本高并且结构不紧凑。
客户有时希望将两个传感器封装在一个壳体中，从而用一个传感器来实现不同的功能。并且不同客户的应用需求和接口需求也不同。例如，某客户A需要一种具有三个输出管脚的霍尔传感器，并要求其中一个输出管脚为输出包含旋转方向信息的信号的信号端、一个管脚为输出包含转速信息的信号的信号端，另一个管脚为电源端。而某客户B需要一种具有三个输出管脚的霍尔传感器，并要求其中两个输出管脚为为电源端，另一个输出管脚为包含旋转方向和转速信息的信号的信号端。由于每个霍尔传感器芯片具有信号端和电源端这两个引脚，因此需要将两个霍尔传感器的四个引脚与不同客户的不同的三管脚需求进行匹配；同时，由于不同客户的管脚接口需求不同，如果按照常规设计，通常需要采用不同的模具并设计不同的传感器接口。这就会使得传感器装置的制造成本较高且制造效率低下。
发明内容
针对现有技术中的不足和技术需求，本发明的一个目的是降低传感器装置的制造成本并提高制造效率。本发明另一个目的是实现两个霍尔传感器的四个引脚与三个输出管脚之间的匹配并同时获得转速和旋转方向的信息。本发明进一步的目的在于使得可以共用一套模具制造出两种类型的传感器，并且可以通过同一封装来匹配两个客户的不同接口需求并实现相同的功能。
本发明的上述目的是通过这样的霍尔传感器装置实现的，该霍尔传感器装置包括：两个传感器芯片，所述两个传感器芯片中的每个芯片均包括一个电源端引脚和一个信号端引脚；壳体，所述两个传感器芯片被封装在所述壳体中，所述两个传感器芯片的四个引脚分别电连接到位于所述壳体内的四个导电端子上，所述四个导电端子被分为两组，其中的三个导电端子为第一组导电端子，剩下的一个导电端子为第二组导电端子；三个输出管脚，所述三个输出管脚分别电连接到所述第一组导电端子中的三个导电端子上；以及桥接件，所述桥接件适于使所述第二组导电端子与所述第一组导电端子中的一个导电端子电连接，其中所述第二组导电端子和所述第一组导电端子中将被所述第二组导电端子电连接的所述一个导电端子分别电连接两个传感器芯片的电源端引脚或者分别电连接两个传感器芯片的信号端引脚。
优选地，所述两个传感器芯片分别为带方向的速度传感器和不带方向的速度传感器。
优选地，所述导电端子由上至下分别为第一导电端子、第二导电端子、第三导电端子和第四导电端子，其中，第一导电端子与所述带方向的速度传感器的信号端引脚电连接，所述第二导电端子与所述不带方向的速度传感器的电源端引脚电连接，所述第三导电端子与所述不带方向的速度传感器的信号端引脚电连接，所述第四导电端子与所述带方向的速度传感器的电源端引脚电连接。
进一步优选地，所述第二组导电端子是第四导电端子，所述桥接件适于将所述第四导电端子与所述第二导电端子电连接。
进一步优选地，所述第二组导电端子是第一导电端子，所述桥接件适于将所述第一导电端子与所述第三导电端子电连接。
特别地，所述壳体上设有与所述四个导电端子相对应的四个窗口，所述桥接件是具有两个卡接脚的卡接件，所述卡接脚卡接在所述窗口中并与相应的导电端子电连接。
特别地，所述壳体上设有可替换镶件。
特别地，所述传感器装置用于同时检测车辆目标轮的转速和方向。
特别地，所述带方向的速度传感器的信号端引脚输出包含旋转方向信息的脉冲信号，所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出包含转速大小信息而与旋转方向无关的脉冲信号。
特别地，所测物体以正方向旋转时，所述带方向的速度传感器和所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出相同的脉冲信号；所测物体以反方向旋转时，所述带方向的速度传感器和所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出频率不同的脉冲信号。
本发明还公开了一种制造上述霍尔传感器装置的方法，所述方法包括：利用一模具模制出所述霍尔传感器装置的所述壳体，其中，所述壳体内设有四个所述导电端子，所述壳体还一体地模制有四个输出管脚，所述四个输出管脚被模制成分别电连接到所述四个导电端子上；使所述两个传感器芯片的所述四个引脚分别与所述四个导电端子电连接，并且将所述两个传感器芯片封装在所述壳体中；去除在模制过程中在相邻的输出管脚之间形成的连接，并且将其中一个输出管脚切除，被切除的所述输出管脚是与所述第二组导电端子电连接的输出管脚；以及提供桥接件，所述桥接件适于使所述第二组导电端子与所述第一组导电端子中的一个导电端子电连接，其中所述第二组导电端子和所述第一组导电端子中将被所述第二组导电端子电连接的所述一个导电端子分别电连接两个传感器芯片的电源端引脚或者分别电连接两个传感器芯片的信号端引脚。
通过上述技术方案，本发明具有以下优势。可以共用一种模具制造出满足两个客户需求的两种类型的传感器，同时用一种封装结构实现了对两个客户接口需求的匹配并实现了对转速和旋转方向的同时检测。由此，降低了制造成本并提高了生产效率，并且有益于对这两种类型的传感器进行质量控制。
附图说明
图1是显示用于客户A的霍尔传感器装置内部连接结构的示意图；
图2是显示用于客户A的霍尔传感器装置外部结构的示意图；
图3是显示用于客户A的霍尔传感器装置的模制方法的示意图；
图4是显示用于客户B的霍尔传感器装置外部结构的示意图；以及
图5是显示用于客户B的霍尔传感器装置的模制方法的示意图。
具体实施方式
本发明的霍尔传感器装置可以是用于同时测量目标轮（例如车辆上的车轮）的转速和方向的速度传感器。如图1所示，该霍尔传感器装置包括第一霍尔传感器芯片1和第二霍尔传感器芯片2。
所述第一霍尔传感器芯片1可以是带方向的速度传感器，其具有信号端引脚11和电源端引脚12，所述信号端引脚11输出包含旋转方向和转速大小信息的脉冲信号。作为一个非限制性的示例，该第一霍尔传感器芯片1可以是TLE4954-E1型霍尔传感器，其关键参数如表1所示。
表1TLE4954-E1传感器特性
TLE4954-E1特性 最小 额定 最大 单位
低信号 6.0 7.0 8.0 mA
高信号 12.0 14.0 16.0 mA
工作频率（正向速度） 12 kHz
工作频率（反向速度） 3 kHz
所述第二霍尔传感器芯片2可以是不带方向的速度传感器，其具有电源端引脚21和信号端引脚22，所述信号端引脚22输出包含转速大小信息而与旋转方向无关的脉冲信号。作为一个非限制性的示例，该第二霍尔传感器芯片2可以是TLE4951型霍尔传感器，其关键参数如表2所示。
表2TLE4951传感器特性
TLE4951特性 最小 额定 最大 单位
低信号 6.0 7.0 8.0 mA
高信号 12.0 14.0 16.0 mA
工作频率 12 kHz
所述第一霍尔传感器芯片1和第二霍尔传感器芯片2被封装在霍尔传感器装置的壳体3中，所述壳体中还设有第一导电端子110、第二导电端子210、第三导电端子220、第四导电端子120。所述第一霍尔传感器芯片1的信号端引脚11与第一导电端子110电连接，所述第二霍尔传感器芯片2的电源端引脚21与所述第二导电端子210电连接，所述第二霍尔传感器芯片2的信号端引脚22与第三导电端子220电连接，所述第一霍尔传感器芯片1的电源端引脚12与第四导电端子120电连接。
当制作第一种类型的霍尔传感器装置时，参见图1，将第一导电端子110、第二导电端子210、第三导电端子220视为第一组导电端子，将第四导电端子120视为第二组导电端子。参见图1-图3，霍尔传感器装置具有输出管脚111、211、221，所述第一组导电端子中的第一导电端子110、第二导电端子210、第三导电端子220分别与霍尔传感器装置的输出管脚111、211、221电连接。同时，设置桥接件4，所述桥接件能使第一组导电端子中的第二导电端子210与第二组导电端子即第四导电端子120电连接。作为优选的实施例，桥接件可以是可拆卸部件。进一步地，如图3所示，在壳体上设置分别对应于四个导电端子的四个窗口，所述桥接件4是具有两个卡脚41、42的卡接件，所述两个卡脚分别插入并卡接到与第二导电端子210和第四导电端子120对应的窗口中并分别与第二导电端子210和第四导电端子120电连接。所述桥接件可以与导电端子、芯片的引脚和/或霍尔传感器装置的输出管脚采用相同的材料制造。这样，就实现了如图2所示的用于客户A的霍尔传感器装置，该传感器装置具有三个输出管脚111、211、221，其中输出管脚111用于输出包含旋转方向和转速大小信息的信号（即第一霍尔传感器芯片1的信号端引脚输出的信号），输出管脚211用于连接输入电源，输出管脚221用于输出包含转速大小信息而与旋转方向无关的信号（即第二霍尔传感器芯片2的信号端引脚输出的信号）。
下面主要结合图3说明上述第一种类型的霍尔传感器装置的制造方法。首先，利用一模具模制出所述霍尔传感器装置的所述壳体3，其中，所述壳体3内设有四个所述导电端子110、210、220、120，所述壳体3还一体地模制有四个输出管脚111、211、221、121，所述四个输出管脚111、211、221、121被模制成分别电连接到所述四个导电端子110、210、220、120上。然后，使所述两个传感器芯片1、2的所述四个引脚11、21、12、22分别与所述四个导电端子110、210、120、220电连接，并且将所述两个传感器芯片1、2封装在所述壳体3中。然后，如图3中的“x”所示，去除在模制过程中在相邻的输出管脚之间形成的连接，并且将输出管脚121切除，被切除的所述输出管脚121是与所述第二组导电端子即第四导电端子120电连接的输出管脚。并且提供桥接件4，所述桥接件适于使所述第二导电端子210与所述第四导电端子120电连接。
当制作第二种类型的霍尔传感器装置时，将第二导电端子210、第三导电端子220、第四导电端子120视为第一组导电端子，将第一导电端子110视为第二组导电端子。参见图4-图5，霍尔传感器装置具有输出管脚211、221、121，所述第一组导电端子中的第二导电端子210、第三导电端子220、第四导电端子120分别与霍尔传感器装置的输出管脚211、221、121电连接。同样，设置桥接件4，所述桥接件能使第一组导电端子中的第三导电端子220与第二组导电端子即第一导电端子110电连接。同样，作为优选的实施例，桥接件可以是可拆卸部件。进一步地，桥接件也可以是具有两个卡脚的卡接件，所述卡脚插入相应的窗口并与相应的导电端子电连接。所述桥接件可以与导电端子、芯片的引脚和/或霍尔传感器装置的输出管脚采用相同的材料制造。这样，就实现了如图4所示的用于客户B的霍尔传感器装置，该传感器装置具有三个输出管脚211、221、121，其中输出管脚211和121用于连接两个输入电源，输出管脚221用于输出包含转速大小和旋转方向信息的信号，由表1和表2可知，当目标轮正转时，第一霍尔传感器芯片1和第二霍尔传感器芯片2的信号端引脚输出的脉冲信号完全相同，此时已知的感测系统将判定目标轮处于正转并进而判定其转速大小；当目标轮反转时，第一霍尔传感器芯片1和第二霍尔传感器芯片2的信号端引脚输出的脉冲信号频率不同，此时已知的感测系统自动滤掉第二霍尔传感器芯片2的信号端引脚输出的脉冲信号并判定目标轮处于反转，并进而判定其转速大小。
下面主要结合图5说明上述第二种类型的霍尔传感器装置的制造方法。该制造方法与第一种类型的霍尔传感器装置制造方法基本上相同，并且可以与第一种类型的霍尔传感器装置采用同一个模具实现。不同之处仅在于，在如图4中的“x”所示去除了在模制过程中在相邻的输出管脚之间形成的连接之后，将输出管脚111切除，被切除的所述输出管脚111是与所述第二组导电端子即第一导电端子110电连接的输出管脚。并且提供桥接件4，所述桥接件4适于使所述第一导电端子110与所述第三导电端子220电连接。
另外，优选地，为了满足两种类型的霍尔传感器装置的不同应用需要，可以在霍尔传感器装置上设置可替换镶件5、6。所述可替换镶件可以适应不同类型的霍尔传感器在安装上的不同需要或者适应输出管脚位置的变化对壳体结构改变的需要。
由此可见，采用通用的模具、通用的模制方法、相同的连接结构以及通用的桥接件，仅仅通过改变所切割的输出管脚以及可选地设置可替换镶件，就实现了两个芯片的四个引脚与两个客户所需要的不同类型的三个输出管脚之间的匹配，并同时实现了对转速和旋转方向的测量这一相同的功能。因此本发明利用简单的结构，大大提高了霍尔传感器模制过程的通用性，从而降低了制造成本、提高了制造效率。

Claims (10)

1.一种霍尔传感器装置，其特征在于，所述霍尔传感器装置包括：
两个传感器芯片，所述两个传感器芯片中的每个芯片均包括一个电源端引脚和一个信号端引脚；
壳体，所述两个传感器芯片被封装在所述壳体中，所述两个传感器芯片的四个引脚分别电连接到位于所述壳体内的四个导电端子上，所述四个导电端子被分为两组，其中的三个导电端子为第一组导电端子，剩下的一个导电端子为第二组导电端子；
三个输出管脚，所述三个输出管脚分别电连接到所述第一组导电端子中的三个导电端子上；以及
桥接件，所述桥接件适于使所述第二组导电端子与所述第一组导电端子中的一个导电端子电连接，其中所述第二组导电端子和所述第一组导电端子中将被所述第二组导电端子电连接的所述一个导电端子分别电连接两个传感器芯片的电源端引脚或者分别电连接两个传感器芯片的信号端引脚，其中，所述桥接件是可拆卸部件。
2.根据权利要求1所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述两个传感器芯片分别为带方向的速度传感器和不带方向的速度传感器。
3.根据权利要求2所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述导电端子由上至下分别为第一导电端子、第二导电端子、第三导电端子和第四导电端子，其中，第一导电端子与所述带方向的速度传感器的信号端引脚电连接，所述第二导电端子与所述不带方向的速度传感器的电源端引脚电连接，所述第三导电端子与所述不带方向的速度传感器的信号端引脚电连接，所述第四导电端子与所述带方向的速度传感器的电源端引脚电连接。
4.根据权利要求3所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述第二组导电端子是第四导电端子，所述桥接件将所述第四导电端子与所述第二导电端子电连接。
5.根据权利要求3所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述第二组导电端子是第一导电端子，所述桥接件将所述第一导电端子与所述第三导电端子电连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述壳体上设有与所述四个导电端子相对应的四个窗口，所述桥接件是具有两个卡接脚的卡接件，所述卡接脚卡接在所述窗口中并与相应的导电端子电连接。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述壳体上设有可替换镶件。
8.根据权利要求2-5中的任一项所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所述带方向的速度传感器的信号端引脚输出包含旋转方向信息的脉冲信号，所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出包含转速大小信息而与旋转方向无关的脉冲信号。
9.根据权利要求2-5中的任一项所述的霍尔传感器装置，其特征在于，所测物体以正方向旋转时，所述带方向的速度传感器和所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出相同的脉冲信号；所测物体以反方向旋转时，所述带方向的速度传感器和所述不带方向的速度传感器的信号端引脚输出频率不同的脉冲信号。
10.一种制造如权利要求1-9中任一项所述的霍尔传感器装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用一模具模制出所述霍尔传感器装置的所述壳体，其中，所述壳体内设有四个所述导电端子，所述壳体还一体地模制有四个输出管脚，所述四个输出管脚被模制成分别电连接到所述四个导电端子上；
使所述两个传感器芯片的所述四个引脚分别与所述四个导电端子电连接，并且将所述两个传感器芯片封装在所述壳体中；
去除在模制过程中在相邻的输出管脚之间形成的连接，并且将其中一个输出管脚切除，被切除的所述输出管脚是与所述第二组导电端子电连接的输出管脚；以及
提供桥接件，所述桥接件适于使所述第二组导电端子与所述第一组导电端子中的一个导电端子电连接，其中所述第二组导电端子和所述第一组导电端子中将被所述第二组导电端子电连接的所述一个导电端子分别电连接两个传感器芯片的电源端引脚或者分别电连接两个传感器芯片的信号端引脚。
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