CN117075017A - 传感器设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种传感器设备(10)。传感器设备(10)包括具有第一线圈(30a)和第二线圈(30b)的横向布置的双线圈(20)，其中第一线圈(30a)的第一绕组(40a)和第二线圈(30b)的第二绕组(40b)呈螺旋形布置。第一绕组(40a)从第一中心点(50a)通向公共区域(60)，第二绕组(40b)从第二中心点(50b)通向公共区域(60)。至少一个磁场传感器(70，72a，72b)布置在横向布置的双线圈(20)上。

Description

传感器设备
分案申请信息
本发明专利申请是申请日为2020年2月3日，申请号为202010079155.4，以及发明名称为“传感器设备”的发明专利申请案的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种具有用于产生磁场的线圈和具有磁场传感器的传感器设备。
背景技术
上述类型的传感器设备已知于例如专利号为DE 112010000848 B4(Allegro)的德国专利。在该专利文献中，公开了一种双线圈，然而，该双线圈在每种情况下仅具有一个绕组作为自测试导体，并且其中，该双线圈的每个线圈都位于z轴磁场传感器元件上方。
在专利号为DE 102011016159 B3的德国专利中，已知将垂直线圈(即，z方向而不是x或y方向上的绕组重复)与z轴磁场传感器上方的多个绕组集成在一起。该专利文件还公开了在每种情况下在z轴磁场传感器上方将具有多个绕组的两个垂直线圈集成在一起。
另一种设备已知于专利号为7345470的美国专利，其示出了用于样品测试的多个非集成线圈。
现有技术示出了具有单个绕组的线圈的传感器设备的解决方案，其限制了可能的线圈系数，因此也限制了相对于馈送到线圈的电流的可获得的磁场。
此外，由于需要多个金属层或单独的线圈架，因此使具有垂直布置的绕组的传感器设备的集成成本增加。
发明内容
本文件公开了一种传感器设备，其包括具有第一线圈和第二线圈的横向布置的双线圈。第一线圈的第一绕组和第二线圈的第二绕组以螺旋形布置在基板上，并且第一绕组和第二绕组分别从相应螺旋的第一或第二中心点延伸到公共区域。至少一个磁场传感器安装在横向布置的双线圈上。
使用该装置，在叠加场的情况下，也可以很好地校准磁场传感器。该布置也允许在例如具有杂散场的环境中在磁场传感器发生干扰的情况下进行诊断。
磁场传感器例如是霍尔传感器、AMR传感器、GMR传感器、磁通门传感器或TMR传感器，但磁场传感器的类型不构成对本发明的限制。
附图说明
下面，将参考附图更详细地解释本发明的优选实施例。图中示出：
图1是具有磁场传感器和示例性磁场线的双线圈；
图2是在管芯上具有磁场传感器的双线圈；
图3是具有两个磁场传感器和示例性磁场线的双线圈；以及
图4是导体载体(引线框架)中的传感器布置。
具体实施方式
图1示出了传感器设备10，该传感器设备10具有在基板15上由第一线圈30a和第二线圈30b形成的横向布置的双线圈20。第一线圈30a具有从第一线圈30a的第一中心点50a到公共区域60以螺旋形状形成的绕组40a。公共区域60位于第一线圈30a和第二线圈30b之间，并且布置在双线圈20的中心。第二线圈30b具有从第二线圈30b的第二中心点50b到公共区域60以螺旋状形成的第二绕组40b。第一绕组40a和第二绕组40b在图1中显示为顺时针阿基米德螺旋，但它们也可以都是逆时针的。显然，第二线圈30b构成第一线圈30a在x和y轴上的镜像。
第一线圈30a的第一绕组40a和第二线圈30b的第二绕组40b在公共区域60电互连。由于第一绕组40a和第二绕组40b的布置，电流方向在第一线圈30a和第二线圈30b中是方向相反的。第一线圈30a和第二线圈30b中的绕组间隔保持得尽可能小，以获得尽可能高的电流密度。示例性参数是线圈的导体路径宽度为40μm，导体路径的间距为2μm。但是，这些参数不构成对本发明的限制。然而，根据所使用的金属层的厚度，间隔也可以明显不同。
在本发明的一个方面，磁场传感器70在公共区域60位于双线圈20的上侧，即设置在第一线圈30a和第二线圈30b之间。磁场传感器70也可以设置在双线圈20的下方。磁场传感器70是TMR传感器或霍尔传感器，在此这种选择不构成对本发明的限制。
当电流施加到双线圈20时，第一线圈30a或第二线圈30b中的一个产生在z方向(即垂直于xy平面)上的磁场，而另一个线圈30a或第二线圈30b产生与z方向相反的磁场。这导致通过两个线圈30a和30b的电流密度在磁场传感器70处的公共区域处被放大。所产生的磁场在图1中以磁场线示出。
第一线圈30a的第一中心点50a通过第一键合线90a电连接到壳体100的引线框架(连接框架/导体载体)上的第一连接器80a。第二线圈30b经由第二键合线90b电连接至壳体100的引线框架上的第二连接器80b。该连接还可以经由另一金属层中的导体路径实现。这些连接如图4所示。
图2示出了本发明的另一方面，其中，磁场传感器70设置在芯片75(所谓的管芯)上。换言之，z方向偏离双线圈的平面。
图3示出了本发明的另一方面，其中，两个磁场传感器72a和72b分别设置在相应的线圈30a和30b的中心点50a和50b中。磁场传感器72a和72b分别位于焊盘下方，或者磁场传感器72a和72b分别是多个单独传感器的互连，其公共有效点在焊盘下方。作为单独的传感器，例如可以使用惠斯通(Wheatstone)电桥中的4个TMR元件或并联连接的4个霍尔元件，以提高信噪比。
在本发明的这个方面，第一线圈30a和第二线圈30b可以配置成使得磁场传感器72a和72b测量相同的磁场分量。在这种情况下，第一线圈30a和第二线圈30b以相反的绕组方向配置，即，顺时针螺旋(第一绕组40a)和逆时针螺旋(第二绕组40b)。因此，与图1不同，绕组仅在x轴上镜像。因此，电流方向在第一线圈30a和第二线圈30b中在相同方向上，并且在图3中用叉号和点符号示出。
在图3所示的传感器设备的另一方面，磁场传感器72a和72b进行差分操作，并且线圈30a和30b配置有绕组40a和40b，绕组40a和40b的绕组方向与图1相同，在此，在相应的线圈30a和30b中的电流方向相反。
图4示出了处于引线框架(连接框架)100中的传感器设备。第一中心点50a和第二中心点50b分别通过键合线90a、90b电连接到连接器80a、80b。
附图标记
10传感器设备
15基板
20双线圈
30a第一线圈
30b第二线圈
40a第一绕组
40b第二绕组
50a第一中心点
50b第二中心点
60公共区域
70磁场传感器
72a磁场传感器
72b磁场传感器
75芯片
80a第一连接器
80b第二连接器
90a第一键合线
90b第二键合线
100壳体。

Claims (8)

1.一种传感器设备(10)，包括：
具有第一线圈(30a)和第二线圈(30b)的横向布置的双线圈(20)，其中所述第一线圈(30a)的第一绕组(40a)和所述第二线圈(30b)的第二绕组(40b)布置成螺旋形的，以及其中所述第一绕组(40a)从第一中心点(50a)通向公共区域(60)，所述第二绕组(40b)从第二中心点(50b)通向所述公共区域(60)；以及
至少一个磁场传感器(70，72a，72b)，布置在横向布置的双线圈(20)上。
2.根据权利要求1所述的传感器设备(10)，其中，所述磁场传感器(70)设置在芯片(80)上。
3.根据权利要求1或2所述的传感器设备(10)，其中，所述磁场传感器(70)设置在所述双线圈(20)上。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器设备(10)，其中，所述第一线圈(30a)的绕组(40a)的绕组方向与所述第二线圈(30b)的绕组(40b)的绕组方向相同。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(10)，其中，所述磁场传感器(70)位于所述公共区域(60)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(10)，其中，所述磁场传感器(70)是霍尔传感器、磁通门或MR传感器。
7.一种传感器设备(10)，其中，第一中心点(50a)和第二中心点(50b)经由键合线(90a，90b)电连接至连接器(80a，80b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(10)，其中，所述第一线圈(30a)的绕组(40a)的绕组方向与所述第二线圈(30b)的绕组(40b)的绕组方向相反。
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