CN209783606U - 一种磁传感器模组 - Google Patents

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曹志强
丁凯文
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Abstract

本实用新型涉及一种磁传感器模组，包括基板以及设置在基板上的第一磁阻芯片、第二磁阻芯片；所述第一磁阻芯片与第二磁阻芯片的结构相同，其均包括衬底以及设置在衬底上的磁阻；其中，第二磁阻芯片在基板上的布置角度与第一磁阻芯片不同，使得所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向与第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向不同。本实用新型的磁传感器模组，结构相同的磁阻芯片通过不同的方式布置在基板上，可以得到磁感应方向不同的检测机构，可以灵活地满足磁传感器模组的多轴检测或者提高磁传感器模组的灵敏度。

Description

一种磁传感器模组
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，更具体地，本实用新型涉及一种磁传感器模组。
背景技术
现有的利用磁阻感应原理进行检测的传感器中，例如角度传感器中。由于制造工艺的限制，在同一层制作磁阻的时候，该同一层磁阻的感应方向是一致的。这就导致了这些磁阻对磁场感应是相同的，例如这些磁阻同时增大或者同时减小，而无法构成真正的惠斯通电桥。这使得这些磁阻构成的惠斯通电桥，比传统惠斯通电桥的灵敏度降低了一半，SNR损耗约为6dB。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供了一种磁传感器模组。
根据本实用新型的一个方面，提供一种磁传感器模组，包括基板以及设置在基板上的第一磁阻芯片、第二磁阻芯片；所述第一磁阻芯片与第二磁阻芯片的结构相同，其均包括衬底以及设置在衬底上的磁阻；其中，第二磁阻芯片在基板上的布置角度与第一磁阻芯片不同，使得所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向与第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向不同。
可选地，所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向、第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向完全相反。
可选地，所述衬底上与磁阻相同的一侧还设置有焊盘，所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片平铺在基板上；所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片的焊盘与基板上设置的对应焊盘焊接在一起；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
可选地，所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片平铺在基板上，且其衬底远离磁阻的一侧贴装在基板上；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
可选地，所述衬底上与磁阻相同的一侧还设置有焊盘，所述第一磁阻芯片的衬底远离其磁阻的一侧贴装在基板上；所述第二磁阻芯片的焊盘与第一磁阻芯片的焊盘对应焊接在一起；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
可选地，所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片分别设置有至少两个，至少两个第一磁阻芯片与至少两个第二磁阻芯片构成了惠斯通全桥检测电路。
可选地，所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片上的磁阻至少设置有两个。
可选地，所述第一磁阻芯片与第二磁阻芯片平铺在基板上，且第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转90°安装；所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向、第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相互垂直。
可选地，述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片分别设置有两个，其中两个第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相反，两个第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相反；
两个第一磁阻芯片构成了惠斯通检测电路，两个第二磁阻芯片构成了惠斯通检测电路。
可选地，所述磁传感器模组为角度传感器模组。
本实用新型的磁传感器模组，结构相同的磁阻芯片通过不同的方式布置在基板上，可以得到磁感应方向不同的检测机构，可以灵活地满足磁传感器模组的多轴检测或者提高磁传感器模组的灵敏度。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型磁传感器模组第一实施方式的结构示意图。
图2是本实用新型磁传感器模组第二实施方式的结构示意图。
图3是本实用新型磁传感器模组第三实施方式的结构示意图。
图4是本实用新型磁传感器模组第四实施方式的结构示意图。
图5是本实用新型磁传感器模组第五实施方式的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本实用新型提供了一种磁传感器模组，其可以是角度传感器模组、位移传感器模组或者本领域技术人员所熟知的其它类型的传感器模组，在此不再一一列举。现以角度传感器模组为例对本实用新型的技术方案进行详细的描述。
参考图1，本实用新型的磁传感器模组，包括基板1以及设置在基板1上的第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3。本实用新型的基板1可以是电路板，第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3通过本领域技术人员所熟知的方式设置在电路板上，并将芯片导通至电路板内部的电路布图中。
本实用新型的第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3的结构相同，其可通过相同的工艺批量生产制得。第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3可以是从同一晶圆上切割下来的，也可以是来自同批次或者不同批次的不同晶圆上。这些芯片的晶圆都是按照相同的工艺进行加工制造，因此其结构是一致的。晶圆上呈矩阵排列的这些芯片中，磁阻的磁感应方向均是相同的，这受限于制造工艺，在此不再具体说明。
参考图1，第一磁阻芯片2包括第一衬底20以及设置在第一衬底20上的第一磁阻22，在第一衬底20上还设置有第一焊盘21，以便于与电路板连接。其中，第一焊盘21设置在第一衬底20上与第一磁阻22相同的一侧。当然，对于本领域的技术人员而言，第一焊盘21也可以设置在第一衬底20上与第一磁阻22相对的一侧。
基于同样的结构，第二磁阻芯片3包括第二衬底30以及设置在第二衬底30上的第二磁阻32，在第二衬底30上还设置有第二焊盘31，以便于与电路板连接。其中，第二焊盘31设置在第二衬底30上与第二磁阻32相同的一侧。当然，对于本领域的技术人员而言，第二焊盘31也可以设置在第二衬底30上与第二磁阻32相对的一侧。
本实用新型的第一磁阻22、第二磁阻32可以采用巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)或者各向异性磁阻(AMR)等。通过采用高灵敏度的磁阻来获得检测的电信号，可以保证检测机构的电学性能。
第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3在基板1上的布置角度不同，使得安装在基板1上第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3中磁阻的磁感应方向是不同的。
例如在本实用新型一个具体的实施方式中，第一磁阻芯片2中磁阻的磁感应方向、第二磁阻芯片3中磁阻的磁感应方向完全相反。由于两个磁阻的磁感应方向相反，当其处于共同变化的磁场中，其中一个磁阻的阻值会变大，另一个磁阻的阻值会变小，且二者的变化量相同。这就使得两个芯片中的磁阻可以构成真正的惠斯通电桥，提高了检测的灵敏度。
具体地，在图1示出的实施例中，第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3平铺在基板1上的。第一磁阻芯片2中的第一焊盘21与基板1上设置的第三焊盘10对应焊接在一起，第一磁阻芯片2中第一磁阻22的磁感应方向朝向图示的右方。第二磁阻芯片3中的第二焊盘31与基板1上设置的第四焊盘11对应焊接在一起。在焊接第二磁阻芯片3的时候，需要将其水平旋转180°进行焊接，使得第二磁阻芯片3中第二磁阻32的磁感应方向朝向图示的左方，使得两个芯片中磁阻的磁感应方向完全相反。
在图2示出的实施例中，第一磁阻芯片2、第二磁阻芯片3平铺在基板1上。第一磁阻芯片2中第一衬底远离第一磁阻22的一侧贴装在基板1上，且第一磁阻芯片2中第一磁阻22的磁感应方向朝向图示的右方。第二磁阻芯片3中第二衬底远离第二磁阻32的一侧贴装在基板1上，在贴装第二磁阻芯片3的时候，需要将其相对于第一磁阻芯片2水平旋转180°进行焊接，此时第二磁阻芯片3中第二磁阻32的磁感应方向朝向图示的左方，保证两个芯片中磁阻的磁感应方向完全相反。
在图3示出的实施例中，第一磁阻芯片2与第二磁阻芯片3在高度方向上叠在一起。第一磁阻芯片2中第一衬底远离第一磁阻的一侧贴装在基板1上，第一磁阻芯片2中的第一焊盘21、第一磁阻均朝上。第二磁阻芯片3倒置安装，其第二焊盘31与第一磁阻芯片2的第一焊盘21对应焊接在一起。在焊接第二磁阻芯片3的时候，需要将其水平旋转180°进行焊接，使得第二磁阻芯片3中第二磁阻32的磁感应方向朝向图示的左方，保证两个芯片中磁阻的磁感应方向完全相反。
本实用新型的磁传感器模组，在基板通过两种不同的方式去布置具有相同结构的磁阻传感器芯片，实现了真正的惠斯通电桥检测，提高了磁传感器模组的检测灵敏度。
在本实用新型可选的实施方式中，第一磁阻芯片2中的第一磁阻22可以设置有至少两个，例如设置两个。基于相同的结构，第二磁阻芯片3中的第二磁阻32可以设置有至少两个，例如设置两个。这四个磁阻可以构成惠斯通全桥电路。
当然，对于本领域的技术人员而言，第一磁阻芯片2也可以设置至少两个，第二磁阻芯片3设置有至少两个，以构成惠斯通全桥电路。
在本实用新型另一个具体的实施方式中，第一磁阻芯片2中第一磁阻的磁感应方向与第二磁阻芯片3中第二磁阻的磁感应方向相互垂直。例如第一磁阻芯片2中第一磁阻的磁感应方向朝向X轴正向，第二磁阻芯片3中第二磁阻的磁感应方向朝向Y轴正向。由此通过该两个磁阻芯片构成了两轴检测，以实现对X轴、Y轴的检测。
在图4示出的实施例中，第一磁阻芯片4与第二磁阻芯片5平铺在基板1上，第二磁阻芯片5相对于第一磁阻芯片4旋转90°安装，使得第一磁阻芯片4中第一磁阻的磁感应方向朝向图示的右方，例如X轴的正向；第二磁阻芯片5中第二磁阻的感应方向朝向图示的下方，例如Y轴的负向。该磁传感器模组构成了两轴检测机构，配合相应的磁场使得可以通过第一磁阻芯片4可以感应X轴方向的变化，通过第二磁阻芯片5可以感应Y轴方向的变化。
图5示出的实施例与图4所示实施例不同的是：第一磁阻芯片、第二磁阻芯片分别设置有两个，两个第一磁阻芯片构成惠斯通电桥检测电路，两个第二磁阻芯片构成了惠斯通电桥检测电路。两个第一磁阻芯片分别记为第一磁阻芯片a 40、第一磁阻芯片b 41；两个第二磁阻芯片分别记为第二磁阻芯片a 50、第二磁阻芯片b 51。
第一磁阻芯片a 40、第一磁阻芯片b 41平行地布置在基板1上，第一磁阻芯片a 40中磁阻的磁感应方向与第一磁阻芯片b 41中磁阻的磁感应方向相反。例如第一磁阻芯片a40中磁阻的磁感应方向朝向图示的右方，即X轴正向；而第一磁阻芯片b 41中磁阻的磁感应方向朝向图示的左方，即X轴负向。这样两个第一磁阻芯片就构成了真正的惠斯通电桥检测，提高了X轴检测的灵敏度。
第二磁阻芯片a 50、第二磁阻芯片b 51平行布置，第二磁阻芯片a 50中磁阻的磁感应方向与第二磁阻芯片b 51中磁阻的磁感应方向相反。例如第二磁阻芯片a 50中磁阻的磁感应方向朝向图示的下方，即Y轴负向；而第二磁阻芯片b 51中磁阻的磁感应方向朝向图示的上方，即Y轴正向。这样两个第二磁阻芯片就构成了真正的惠斯通电桥检测，提高了Y轴检测的灵敏度。
当然，对于本领域的技术人员而言，每个第一磁阻芯片、每个第二磁阻芯片中的磁阻也可以两个或者两个以上，以构成惠斯通全桥检测电路，在此不再具体说明。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种磁传感器模组，其特征在于：包括基板以及设置在基板上的第一磁阻芯片、第二磁阻芯片；所述第一磁阻芯片与第二磁阻芯片的结构相同，其均包括衬底以及设置在衬底上的磁阻；其中，第二磁阻芯片在基板上的布置角度与第一磁阻芯片不同，使得所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向与第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向不同。
2.根据权利要求1所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向、第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向完全相反。
3.根据权利要求2所述的磁传感器模组，其特征在于：所述衬底上与磁阻相同的一侧还设置有焊盘，所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片平铺在基板上；所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片的焊盘与基板上设置的对应焊盘焊接在一起；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
4.根据权利要求2所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片平铺在基板上，且其衬底远离磁阻的一侧贴装在基板上；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
5.根据权利要求2所述的磁传感器模组，其特征在于：所述衬底上与磁阻相同的一侧还设置有焊盘，所述第一磁阻芯片的衬底远离其磁阻的一侧贴装在基板上；所述第二磁阻芯片的焊盘与第一磁阻芯片的焊盘对应焊接在一起；所述第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转180°安装。
6.根据权利要求2所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片分别设置有至少两个，至少两个第一磁阻芯片与至少两个第二磁阻芯片构成了惠斯通全桥检测电路。
7.根据权利要求2所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片上的磁阻至少设置有两个。
8.根据权利要求1所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片与第二磁阻芯片平铺在基板上，且第二磁阻芯片相对于第一磁阻芯片旋转90°安装；所述第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向、第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相互垂直。
9.根据权利要求8所述的磁传感器模组，其特征在于：所述第一磁阻芯片、第二磁阻芯片分别设置有两个，其中两个第一磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相反，两个第二磁阻芯片中磁阻的磁感应方向相反；
两个第一磁阻芯片构成了惠斯通检测电路，两个第二磁阻芯片构成了惠斯通检测电路。
10.根据权利要求1至9任一项所述的磁传感器模组，其特征在于：所述磁传感器模组为角度传感器模组。
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