DE19740408A1 - Magnetfeldsensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldsensor gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Magnetoresistive Sensoren werden zur Messung schwacher bis mittlerer
Magnetfelder eingesetzt. In Abhängigkeit von der Magnetisierungsrichtung bezüglich der
Stromflußrichtung in einem dünnen Film wird dessen ohmscher Widerstand von einem
äußeren Magnetfeld beeinflußt, was zur Bestimmung dieses äußeren Feldes genutzt wird.
Durch geeignete Schaltung der aus dünnen Magnetfilmen gebildeten Widerstände
kann eine Vielzahl von Störgrößen eliminiert werden. Dies geschieht beispielsweise mittels
Wheatstone-Brückenschaltung von vier Widerstandsgruppen, wobei die spontane
Magnetisierung der Filme periodisch umgekehrt (geflipt) wird (dies bewirkt eine
stromdurchflossene Leiterschleife, die aus einem dünnen Flipleiter gebildet wird) und die
vom zu messenden Magnetfeld bewirkte Widerstandsänderung wird als Wechselsignal am
Brückenausgang abgegriffen.
Derartige Magnetfeldsensoren sind z. B. aus der DE 43 19 146 A1 bekannt.
Magnetfeldsensoren sind des weiteren aus JP 2-139980 A1 und JP-8-203032 A bekannt.
Aus der GB 2281654 A ist ein magnetoresistiver Lese-Kopf mit thermischer
Kompensation bekannt, wobei magnetische Schirmlagen zur Abschirmung der
Magnetfelder benachbarter Bits dienen, so daß nur jenes Bit, über dem die magnetoresistive
Schicht steht, gelesen werden kann.
Aus der EP 640 955 A1 ist eine induktive Schreib- und magnetoresistive
Lesekopfanordnung mit Schreibpol/Schirm-Struktur bekannt. Dabei wird ein Pol des
Schreibkopfes mit einer magnetischen Schirmfläche kombiniert, um das Schreibfeld
einerseits vom magnetoresistiven Kopf fernzuhalten und anderseits auf einen engen Raum
zu konzentrieren und damit die Datendichte zu erhöhen.
Bei einem aus der EP 459 404 A2 beschriebenen Dünnfilm-Lesekopf mit
magnetoresistivem Effekt wird eine Abschirmlage verwendet, um das Sensorelement von
magnetischen Fremdfeldern abzuschirmen. Ähnlich ist die Anordnung gemäß
SU 851 436 A.
Aus der EP 361 657 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines abgeschirmten
magnetoresistiven Sensors bekannt. Dabei werden zwei magnetische Schirmebenen aus
Fe-Si-Al bzw. Ni-Fe oberhalb bzw. unterhalb der magnetoresistiven Schicht aufgebracht,
um den Sensor von den Streufeldern der Nachbarbereiche abzuschirmen und damit eine
Erhöhung der Datendichte zu erreichen.
Aus der DE 42 00 466 A1 ist eine Kombination eines Permanentmagneten mit einem
Magnetfeldsensor zum Detektieren von ferromagnetischen Teilen bekannt, insbesondere
zur Zahnerkennung bzw. Drehzahlmessung. Es ist eine Schutzbeschichtung gegen
mechanische bzw. Umwelt-Einflüsse vorgesehen, aber keine Abschirmung gegen
elektrostatische bzw. elektrische Strömungsfelder.
Weiters ist es bekannt, das zu messende Magnetfeld am Ort des Sensors mittels
Kompensationsleitern auszugleichen, wodurch der Sensor als Nullindikator arbeitet und das
Ergebnis von der Sensorkennlinie in erster Näherung unabhängig ist. Flip- und
Kompensationsleiter lassen sich auf einem Sensorchip integrieren und durch die Nähe der
stromdurchflossenen Leiterschichten zu den Widerstandsfilmen genügen für diese
Hilfsfelder bereits schwache Ströme.
Ein entscheidender Nachteil dieser Aufbauten ist aber die Tatsache, daß das im
Inneren des magnetoresistiven Filmes wirkende Feld im allgemeinen geringer ist als das
äußere, zu messende Magnetfeld. Dies soll im folgenden verdeutlicht werden. Die
Raumlage der spontanen Magnetisierung hängt wesentlich von der geometrischen Form
der Schicht ab. An der geometrischen Begrenzung des Films können freie Magnetpole
auftreten, die ein Streufeld mit nicht vernachlässigbarer Energie hervorrufen. Durch
geschlossene Flußringe könnten Streufelder vollkommen vermieden werden. Diese
Flußringe führen aber beispielsweise bei nicht magnetostriktionsfreien
Legierungszusammensetzungen zu erheblichen magnetostriktiven Verspannungen des
Kristalls, so daß im allgemeinen gänzliche Streufeldfreiheit energetisch nicht optimal ist.
Darüber hinaus ist eine Domänenstruktur in magnetoresistiven Schichten wegen des
schlecht reproduzierbaren Magnetisierungsprozesses ohnehin unerwünscht.
Das effektiv in der Schicht wirksame Feld i ergibt sich im äußeren Feld a mit
dem entmagnetisierenden Feld -e zufolge des Entmagnetisierungstensors N e und der
Magnetisierung zu
i = a + e = a-N e · .
Ne kann man als Summe aus dem geometrischen Entmagnetisierungstensor NeG und einem
Tensor Nel darstellen, der von Inhomogenitäten in der Schicht herrührt und innerer
Entmagnetisierungstensor genannt wird. Nel kann nur statistisch berücksichtigt werden. Für
die Energie im Streufeld ergibt sich:
Genaugenommen gelten diese Gleichungen nur unter der Voraussetzung, daß ein
homogenes äußeres Feld eine homogene Magnetisierung in der Schicht, und diese
Magnetisierung wiederum ein homogenes entmagnetisierendes Feld zur Folge hat. Exakt
gilt das lediglich für homogene, ellipsoidförmige Proben. Für ein allgemeines Ellipsoid mit
den Hauptachsen A, B und C in Hauptlage wird der Entmagnetisierungstensor zur
Diagonalmatrix mit den Elementen Na, Nb und Nc. Diese geometrischen
Entmagnetisierungsfaktoren können für die drei Achsenrichtungen mittels elliptischer
Integrale berechnet werden. Es gilt
Na + Nb + Nc = 1.
Für die Energie EF im Streufeld ergibt sich dann in Abhängigkeit von den
Richtungscosinus αx,y,z der Magnetisierung bezüglich der Ellipsoidachsen:
Um diese sogenannte Formanisotropieenergie EF zu überwinden, muß vom äußeren
Feld Arbeit geleistet werden, wodurch schließlich die Magnetisierung in Feldrichtung
gedreht wird. In den Randbereichen einer beispielsweise rechteckförmigen Schicht wird
darüber hinaus das innere Feld nicht homogen sein und die kohärente Rotation der
Magnetisierung gestört werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß bei einem Magnetfeldsensor der eingangs
genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale
gelöst. Es ergeben sich Verbesserungen der Empfindlichkeit und des Störsignalabstandes,
das entmagnetisierende Feld wird minimiert und durch die homogenen Feldverhältnisse
erfolgt die Drehung der spontanen Magnetisierung bis in die Randbereiche kohärent.
Insbesondere bei der hochauflösenden Messung sehr schwacher Felder kann
Sensorrauschen auftreten und erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, gemäß den
Merkmalen des Patentanspruches 3 bzw. 4 vorzugehen. Vorteilhaft zur Verbesserung der
Auflösung und Empfindlichkeit ist die Anwendung der Merkmale gemäß Anspruch 5 bzw. 6.
Dabei können die die Widerstände ausbildenden Schichten bzw. Filme in mehreren
Schriften aufgebracht werden, um annähernd die Raumform eines Ellipsoids oder
Halbellipsoids für das Sensorfeld zu erreichen, wodurch die Feldverhältnisse im Inneren
homogen sind und die Magnetisierungsdrehung auch in den Randbereichen kohärent wird.
Beispielsweise kann mittels Aufdampftechnologie und verschiedener elliptischer Masken in
einfacher Weise eine annähernd ellipsoid- oder halbellipsoidförmige Struktur des
Sensorfeldes hergestellt werden.
Es ist nicht nur besonders vorteilhaft, das Sensorfeld in zumindest einer Ebene
parallel zur Unterlage bzw. zum Träger elliptisch bzw. einer Ellipse angenähert auszubilden
und gegebenenfalls in Folge die Raumform des Sensorfeldes insgesamt in Form eines
Ellipsoides bzw. eines Halbellipsoides auszubilden, sondern es kann auch
erfindungsgemäß vorgesehen sein, die einzelnen, das Sensorfeld ausbildenden
Widerstände, die beabstandet auf der Unterlage angeordnet sind, in zumindest einer
Ebene parallel zur Unterlage bzw. einer Ellipse angenähert auszubilden. Vorteilhafterweise
wird dabei gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11 vorgegangen.
Besonders einfach ist es, die ellipsoidförmige bzw. halbellipsoidförmige Struktur
eines Sensorfeldes aufzubauen, wenn die einzelnen, das Sensorfeld ausbildenden
Widerstände aus Schichten aufgebaut sind, wobei die im Sensorfeld außen liegenden
Widerstände aus weniger Schichten aufgebaut sind bzw. aus dünneren Schichten
aufgebaut sind als die näher zum Mittelpunkt des Sensorfeldes gelegenen Schichten.
Durch entsprechende Aufdampftechniken kann die Schichtdicke bzw. die Anzahl der
Schichten, von denen ein Widerstand aufgebaut wird, nach Wunsch variiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher
erläutert.
Fig. 1 und 1a zeigen schematisch in Draufsicht und in Längsschnitt einen
erfindungsgemäßen Magnetfeldsensor. Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken einzelner
magnetischer Größen in einem magnetisierten Ellipsoid. Fig. 3 zeigt den Betrag des
entmagnetisierenden Magnetfeldes. Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines
ellipsoidförmigen Sensorfeldes. Fig. 5 zeigt schematisch den Schichtaufbau eines
erfindungsgemäßen Magnetfeldsensors. Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines
einzelnen, ellipsoidförmigen Widerstandes. Fig. 7a und 7b zeigen schematisch einen
Längs- und einen Querschnitt durch einen halbellipsoiden Widerstand. Fig. 8 zeigt einen
schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform eines magnetoresistiven Widerstandes.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch eine Reihe von Widerständen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Magnetfeldsensor mit prinzipiell
bekanntem Aufbau. Die in Serie geschalteten, magnetischen Widerstandsfilme bzw.
Widerstände 10 sind mit gut leitfähigen Barberpolstrukturen 11 mit Streifen 11a versehen,
um zur Optimierung des Arbeitspunktes einen Stromfluß in etwa 45° zur spontanen
Magnetisierung zu erreichen. Die Barberpolstrukturen 11 können auf der Unter- und/oder
auf der Oberseite der Widerstände 10 aufgebracht sein; zumindest reicht das Aufbringen
einer Barberpolstruktur auf der dem Träger bzw. der Unterlage 30 abgewandten Seite des
Widerstandes 10 aus.
Ein kurzer Stromimpuls im Flipleiter bzw. in der Ummagnetisierungsleitung 12
definiert die Richtung der Magnetisierung M in den Widerständen 10. Das Feld der
Kompensationsleitung 13, die aus dem Schnitt gemäß Fig. 1a ersichtlich ist, wird
verwendet, um das zu messende Feld Ha am Ort der Widerstände 10 zu kompensieren.
Gemäß dem schematischen Schnitt in Fig. 1a wird zwischen der Ummagnetisierungsleitung
12 und der Kompensationsleitung 13 und/oder zwischen der Kompensationsleitung 13 und
dem Widerstand 10 jeweils zumindest eine Abschirmschicht 15 bzw. 18 vorgesehen bzw.
ausgebildet. Diese Abschirmschicht 15 bzw. 18 kann durch eine oder mehrere elektrisch
leitfähige, gegebenenfalls voneinander isolierten Filmschichten gebildet sein. Die
Abschirmschichten 15 bzw. 18 sind vorteilhafterweise wechselstrommäßig geerdet.
Zweckmäßig wird zumindest auf einer Seite der Abschirmschicht 15 bzw. 18 eine
Isolationsschicht J ausgebildet, so daß die Kompensationsleitung 13 und die
Ummagnetisierungsleitung 12 durch die Abschirmschichten 15 bzw. 18 und die
Isolationsschichten J getrennt bzw. von den Widerständen bzw. Widerstandsschichten 10
elektrisch abgeschirmt sind. Gegebenenfalls kann auch nur eine der beiden
Abschirmschichten 15 oder 18 vorgesehen sein, insbesondere, wenn die wechselseitige
Beeinflussung von Ummagnetisierungsleitung 12 und Kompensationsleitung 13 für das
Meßergebnis ohne Bedeutung ist.
Ein entscheidender Nachteil dieser bekannten Aufbauten ist aber die ohmsche und
kapazitive Rückwirkung der Potentiale im Flip- bzw. Kompensationsleiter auf die
magnetischen Widerstände bzw. Widerstandsfilme, insbesondere bei dynamischen
Vorgängen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der
Ebene bzw. der Filmschicht der Kompensationsleitung und der Ebene des zumindest einen
Widerstandes zumindest eine von allen anderen Ebenen bzw. Filmschichten elektrisch
isolierte, elektrisch leitfähige Abschirmschicht angeordnet ist und/oder daß zwischen der
Ebene bzw. der Filmschicht der Ummagnetisierungsleitung und der Ebene des zumindest
einen Widerstandes zumindest eine von allen anderen Ebenen bzw. Filmschichten
elektrisch isolierte, elektrisch leitfähige Abschirmschicht angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft somit des weiteren auch einen Magnetfeldsensor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 20, der durch die im Kennzeichen des
Patentanspruches 20 angeführten Merkmale charakterisiert ist.
Bei der Herstellung wird auf den Flipleiter bzw. die Ummagnetisierungsleitung eine
dünne Isolationsschicht aufgebracht; auf diese Schicht folgt die dünne, elektrisch leitfähige
Abschirmschicht und darauf folgt wiederum eine Isolationsschicht. Auf entsprechende
Weise wird ein gleichzeitig oder alternativ vorgesehener Kompensationsleiter von dem
magnetoresistiven Widerstand getrennt.
Die Abschirmschicht(en) kann (können) auf ein Bezugspotential geschaltet werden,
wodurch kapazitive Einstreuungen der Ummagnetisierungs- und/oder
Kompensationsleitung nicht mehr möglich sind. Ebenso werden Leckströme der
Isolationsschichten definiert abgeleitet.
Der Einsatz der Isolationsschichten ist notwendig, um einen Kontakt zwischen den
elektrisch leitenden einzelnen Schichten zu verhindern.
Die vorgesehenen Widerstände 10 können in Serie oder als Potentiometer oder als
Brücke geschaltet werden; die Schaltung hängt von dem jeweiligen Einsatzzweck des
Magnetfeldsensors ab.
Bemerkt wird, daß die Darstellungen nicht maßstabsgetreu sind.
Die erfindungsgemäße Vorgangsweise ist vorteilhafterweise auch für einfache
Magnetfeldsensoren anwendbar, die lediglich aus einer magnetisch aktiven Schicht bzw.
einem magnetoresistiven Widerstand bestehen (beispielsweise Kerne von Fluxgates,
einfache magnetoresistive Widerstände, Flußleitschichten für Hallsonden . . .).
Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken der Felder Ha, Hi, He und M in einem
magnetisierten Ellipsoid. In der langen Hauptachse wird das entmagnetisierende Feld
minimal und damit die Empfindlichkeit des Sensors gesteigert.
Fig. 3 zeigt den Betrag des entmagnetisierenden Feldes He einer stabförmigen
(langes Ellipsoid) und einer scheibenförmigen Probe (flaches Ellipsoid).
Sowohl längs der Stabachse als auch in der Scheibenebene wird He minimal.
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines ellipsoidförmigen Sensorfeldes 40. Das
Sensorfeld 40 besitzt einen elliptischen Umriß 41 in einer zum Träger 30 parallelen Ebene.
Diese Ellipse besitzt eine große Achse A und eine kleine Achse B. Innerhalb dieses
ellipsenförmigen Umrisses 41 sind eine Vielzahl von Widerständen 10 angeordnet und
insgesamt angenähert die Fläche einer Ellipse ausfüllen. Die ellipsenförmigen Widerstände
10 liegen dabei mit ihrer längeren Achse a senkrecht zur langen Achse A der Ellipse 41
bzw. verläuft die lange Achse a der beabstandet angeordneten Widerstände 10 parallel zur
kurzen Achse B des Sensorfeldes 40. Wie schematisch dargestellt, besitzt das Sensorfeld
40 in einem Schnitt parallel zur Achse A und parallel zur Achse B vorteilhaft ebenfalls
elliptische Querschnittsform bzw. eine einer Ellipse möglichst angenäherte
Querschnittsform. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß das Sensorfeld 40 auch die
Form eines Halbellipsoides aufweisen kann bzw. daß in diesem Fall die Schnittebenen
längs den Achsen A und B die Umrißform einer Halbellipse aufweisen bzw. dieser
Umrißform möglichst angenähert sind.
Durch entsprechende Variation der Dicken bzw. Höhen h der einzelnen Widerstände
10 auf dem Träger 30 oder Aufbau von Ellipsoiden in einer Trägerschicht wird die
gewünschte Querschnittsform des Sensorfeldes 40 in Ebenen parallel zu den Achsen A
und B erreicht.
Bei der Herstellung eines derartigen Sensorfeldes 40 wird auf einer Unterlage 30
vorerst eine Anzahl von vorzugsweise ellipsenförmigen oder angenähert ellipsenförmigen
Umfang aufweisenden magnetoresistiven Widerstände 10 aufgebracht und zwar derart,
daß diese Widerstände in den Richtungen der Achsen A und B des Sensorfeldes 40
parallel bzw. zueinander senkrecht ausgerichtet sind.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wird auf einem Träger 30 zuerst die unterste Schicht 21
eines Widerstandes 10 aufgebracht, wobei auf diese Schicht 21 jeweils weitere Schichten
23, 25 usw. aufgebracht werden. Diese weiteren Schichten 23, 25, 27 weisen insbesondere
bezüglich der Halbachsen geringere Abmessungen auf. Die Dicke und die Länge der
Halbachsen der Schichten 21, 23, 25, 27 werden so aufeinander abgestimmt, daß sich in den
jeweiligen Seiten- bzw. Schnittansichten für die Widerstände 10 elliptische
Querschnittsformen ergeben, wie dies insbesondere in den Fig. 7a und 7b näher dargestellt
ist. Es ist vorteilhaft, wenn nicht nur das Sensorfeld 40 ellipsoide bzw. halbellipsoide Form
aufweist, sondern auch die einzelnen das Sensorfeld ausbildenden Widerstände 10
ellipsoide oder halbellipsoide Form aufweisen. Fig. 9 zeigt einen Schnitt längs der Achse B
eines Sensorfeldes 40 gemäß Fig. 4, wobei die außenliegenden Widerstände 10 aus zwei
Schichten 21, 23 aufgebaut sind; die weiter innenliegende Reihe von Widerständen besteht
aus drei Schichten 21, 23 und 25; die innenliegende Schicht besteht aus vier Schichten
21, 23, 25 und 27; von dieser mittleren Schicht nimmt die Zahl der Schichten der einzelnen
Widerstände 10 nach außen zu wieder ab. Ein ähnlicher Aufbau der Widerstände kann
auch längs der einzelnen Reihen von Widerständen parallel zur Achse A vorgenommen
werden. Da die Dicke der einzelnen Schichten ebenfalls variiert werden kann, können bei
der Vielzahl der längs der Achse A vorhandenen Widerstände 10 die Schichten der in den
äußeren Bereichen des Sensorfeldes 40 liegenden Widerstände dünner sein bzw.
geringere Höhe h aufweisen bzw. kann der Dickenzuwachs in Richtung der Achse B anders
als in Richtung der Achse A sein. Letztlich sollten jedoch die am äußeren Umfang des
elliptischen Sensorfeldes gelegenen Widerstände untereinander in etwa gleiche Höhe
aufweisen bzw. die im mittleren Bereich der Ellipse gelegenen Widerstände 10
untereinander im wesentlichen vergleichbare Höhe aufweisen.
Die Annäherung an die Form eines Halbellipsoides ist für das Sensorfeld einfacher
zu realisieren, denn bei der Herstellung der unteren Hälfte eines Ellipsoides werden an die
magnetoresistive Schicht angrenzende Stützschichten notwendig, um ellipsenförmige
Schichten mit ansteigenden Halbachsen planar aufbringen zu können. Wesentlich ist
jedenfalls, daß die Widerstände 10 in der Mitte des Sensorfeldes dicker als jene in den
Randzonen sind, wodurch der annähernd ellipsoide Aufbau des Sensorfeldes gewährleistet
ist und gleichzeitig eine annähernd homogene Feldverteilung innerhalb des Sensors
erreicht wird.
Die Anzahl der die Widerstände 10 ausbildenden Schichten ist von der geforderten
Genauigkeit und vom Herstellungsaufwand abhängig. Das Achsenverhältnis bzw. die
Achsen A, B und C des Sensorfeldes 40 sind in Fig. 4 nicht maßstabsgetreu, sondern
übertrieben dargestellt. Um einen geringen Entmagnetisierungsfaktor in der Ebene des
Sensorfeldes 40 zu erreichen, wird das Ellipsoid vorteilhafterweise sehr flach gestaltet. Aus
diesem Grund wird man in vielen Fällen bereits mit drei Schichten für die Widerstände 10
das Auslangen finden.
Fig. 5 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Magnetfeldsensor ähnlich Fig. 1a, in dem zwischen den dünnen Schichten 10, 18,13, 15
und 12 jeweils Passivierungsschichten P und/oder Haftschichten H und/oder
Isolationsschichten J, letztere, insbesondere zur Isolation der Abschirmschichten 15, 18
angeordnet sind. Je nach der gewünschten Abschirmwirkung werden ein oder zwei
Abschirmschichten 15 bzw. 18 vorgesehen. Je nach den eingesetzten Materialien und Art
der Herstellung werden diese Schichten durch entsprechende Haftvermittlerschichten H
und/oder Passivierungsschichten P miteinander verbunden, um einen kompakten und die
jeweils vorhandenen Schichten gegeneinander elektrisch isolierenden Aufbau zu erreichen.
Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines ellipsoidförmigen Widerstandes 10. Auf
der vorgesehenen Unterlage 30 bzw. dem Träger wird eine unterste magnetoresistive
Schicht 21 vorzugsweise mit elliptischem Umriß aufgebracht, wobei durch Vornahme
entsprechender Maskierungen und Beschichtungen eine nichtmagnetische Schicht 22
gleicher Stärken um diese Schicht 21 herum angeordnet wird. Im nächsten
Beschichtungsschritt wird auf diese aufgebrachten Schichten 21, 22 direkt oberhalb der
ersten Schicht 21 eine weitere Schicht 23, vorzugsweise elliptische Schicht mit größeren
Halbachsen, aufgebracht, an deren Berandung eine weitere, nichtmagnetische Schicht 24
anschließt, usw. Auf diese Weise ist es möglich, einen zumindest senkrecht und quer zur
Unterlage 30 ellipsoidförmigen Widerstand 10 herzustellen. Vorteilhaft werden die Dicke der
einzelnen Schichten und die Länge der Halbachsen der vorzugsweise auch parallel zur
Unterlage 30 ellipsenförmigen Schichten 21, 23, . . . dabei so aufeinander abgestimmt, daß
sich in allen Seitenansichten ein annähernd elliptischer Querschnitt ergibt und damit die
Raumform eines Ellipsoids möglichst gut angenähert ist.
Der Aufbau eines Halbellipsoids erfolgt in der gleichen Weise, nur daß mit der den
größten elliptischen Umriß aufweisenden Schicht als Basisschicht begonnen wird und
darauf jeweils bezüglich der Halbachsen a bzw. b kleinere Schichten aufgebracht werden.
Die Anzahl der Schichten wird von der geforderten Genauigkeit und vom
Herstellungsaufwand bestimmt. Das Achsenverhältnis der Ellipsen ist in Fig. 2 und 4a bzw.
4b übertrieben dargestellt. Um einen geringen Entmagnetisierungsfaktor in der Filmebene
zu erreichen, wird das Ellipsoid vorteilhafterweise sehr flach ausgestaltet. In den meisten
Fällen wird man bereits mit nur drei Schichten ausreichend homogene Felder in der
Widerstandsschicht 10 erreichen.
Der Aufbau des Sensorfeldes 40 erfolgt derart, daß gleichzeitig eine Mehrzahl von
Widerständen 10 auf einem Träger in entsprechender Weise ellipsoidförmig oder
halbellipsoidförmig ausgebildet wird.
In den Fig. 7a und 7b sind ein Längsschnitt und ein Querschnitt durch einen, einem
Halbellisoid angenäherten, von drei Schichten aufgebauten Widerstand 10 dargestellt. Man
erkennt, daß man mit bereits drei Schichten, die allenfalls auch bezüglich ihrer Höhe bzw.
Dicke h variiert bzw. abgestuft werden können, ein flaches Halbellipsoid gut herstellen bzw.
annähern kann.
Bei einem derartigen Aufbau wird der Nachteil derartiger Magnetfeldsensoren, d. h.
die in den Randbereichen der Widerstände bzw. Widerstandsfilme auftretende inkohärente
Rotation der spontanen Magnetisierung, wodurch insbesondere bei rechteckiger Geometrie
der Widerstände Sensorrauschen verursacht wird, vermieden. Kreisförmige Geometrien
hatten den Nachteil, daß keine Formanisotropie vorliegt und die Magnetisierungsrichtung
der Widerstandsfilme mitunter nicht mehr einheitlich ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren einen Magnetfeldsensor, bei dem
erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß die Widerstände die Form eines Ellipsoids oder
eines Halbellipsoids aufweisen bzw. bei dem die Merkmale des Kennzeichens des
Anspruches 23 erfüllt sind. Vorteilhafterweise weist der bzw. jeder Widerstand in einer
Ebene parallel zu seiner Unterlage bzw. zu seinem Träger elliptischen oder angenähert
elliptischen Querschnitt auf und/oder es ist vorgesehen, daß der bzw. jeder
magnetoresistive Widerstand aus mehreren, insbesondere zumindest zwei oder drei,
aufeinander aufgebrachten (aufgedampften oder aufgesputterten), magnetoresistiven
Schichten besteht. Im letzteren Fall zeigt der Widerstand im Schnitt einen stufenförmigen
Aufbau, dessen Umriß dem Umriß einer Ellipse angenähert ist.
Insbesondere wird störendes Sensorrauschen bei hochauflösenden Messungen
sehr schwacher Felder behoben, wenn die übereinander aufgebrachten Schichten einen
Widerstand ausbilden, der in einer sich senkrecht zu den und sich in Längsrichtung der
Schichten bzw. der Unterlage erstreckenden Ebene die Querschnittsform einer Ellipse oder
einer Halbellipse oder eine der Form einer Ellipse oder Halbellipse angenäherte
Querschnittsform aufweist und/oder wenn die übereinander aufgebrachten Schichten einen
Widerstand ausbilden, der in einer sich senkrecht zu den und quer zur Längsrichtung der
Schichten bzw. der Unterlage erstreckenden Ebene die Querschnittsform einer Ellipse oder
einer Halbellipse oder eine der Form einer Ellipse oder Halbellipse angenäherte
Querschnittsform aufweist. Es werden also die magnetoresistiven Widerstände in mehreren
Schritten hergestellt, um Widerstandskörper annähernd in Form eines Ellipsoids oder
Halbellipsoids zu erreichen, wodurch die Feldverhältnisse im Inneren des Widerstandes
weitgehend homogen sind und die Magnetisierungsdrehung auch in den Randbereichen
weitgehend kohärent ist. Beispielsweise kann in Aufdampftechnologie und mittels
verschieden großer elliptischer Masken ein ellipsoidförmiger Sandwichaufbau hergestellt
werden, wobei in der Umgebung des Magnetmaterials ein unmagnetischer Werkstoff
aufgedampft wird, um ein einheitliches Niveau für die nächste Ebene bzw. Schicht zu
erhalten. Anstelle des Aufbaues eines Ellipsoids kann vorteilhafterweise der Aufbau eines
Halbellipsoids erfolgen.
Erfindungsgemäß soll derart vorgegangen werden, daß durch den Schichtaufbau
die Form eines Ellipsoids oder Halbellipsoids möglichst gut angenähert wird. Es soll sich
dabei jedoch um möglichst flache Ellipsoide bzw. Halbellipsoide handeln, deren Höhe bzw.
Erstreckung senkrecht zur Unterlage relativ gering im Verhältnis zur Länge und/oder Breite
bemessen ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Magnetfeldsensoren ist es, daß eine nur auf
einer Fläche der magnetoresistiven Widerstandsschicht befindliche Stromzuführung bzw.
dort vorhandene Barberpol-Streifen ein störendes inhomogenes Magnetfeld in ihrer
Umgebung erzeugen. Dieses Problem wird bei einem Magnetfeldsensor erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in den beiden Endbereichen des Widerstandes gelegene
Stromzuführungen den Widerstand in dem jeweiligen Endbereich von oben und unten
umfassen bzw. an die Ober- und Unterseite des jeweiligen Endbereiches angeschlossen
sind. Durch diese Vorgangsweise kompensieren sich die störenden Magnetfelder im
Bereich der magnetoresistiven Widerstandsschicht.
Eine bessere Homogenität des Stromflusses wird erreicht, wenn in den beiden
Endbereichen des Widerstandes gelegene Stromzuführungen jeweils parallel zu den
Streifen der Barberpolstrukturen ausgebildet sind.
Wenn vorgesehen ist, daß Ellipsoide bzw. Halbellipsoide aus einer Anzahl von
Schichten aufgebaut werden, welche Schichten sich der vorgegebenen Raumform
möglichst gut annähern sollen, ist es zumeist nur erforderlich, einige wenige Schichten mit
entsprechenden Abmessungen aufzutragen. Mitunter genügen bereits zwei oder auch nur
drei oder vier Schichten, um sich der gewünschten Körperform ausreichend genau
anzunähern. Dabei kann vorgesehen sein, daß bei gegebenenfalls gleichbleibender Dicke
der Schichten die Gesamtlänge und/oder Gesamtbreite einer auf eine Schicht
aufgebrachten, folgenden Schicht, vorzugsweise der zweiten Schicht, 40% bis 95% der
Länge und/oder der Breite der darunterliegenden, vorzugsweise ersten Schicht, entspricht.
Fig. 8 zeigt schematisch in einer Seitenansicht den Aufbau einer Widerstandsschicht
bzw. eines Widerstandes 10, der auf einer Unterlage 30 aufgebaut ist. An die unterste
Schicht 21 des Widerstandes 10 sind in beiden Endbereichen Stromzuführungen 31, 32
angeschlossen, welche die Widerstandsschicht 21 im Endbereich unten und oben
übergreifen. Zwischenschichten wie z. B. Passivierungs- und/oder Haftvermittlerschichten
wurden zur Erhöhung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Auch die Schichtdicken sind
nicht maßstabsgetreu dargestellt. Auf dem elektrisch isolierenden Substrat bzw. der
Unterlage 30 können die unteren Stromzuführungen 31 beispielsweise mittels Sputtern
aufgebracht werden, wobei im vorliegenden Fall auf die unteren Barberpolstrukturen
verzichtet wurde. Auf der oberen Fläche des magnetoresistiven Filmes der untersten
Schicht 21 sind die Barberpolstreifen 11a und in den Endbereichen die obere
Stromzuführung 32 aufgebracht.
In die durch die Erhebung bzw. Stufe 34 für den Anschluß der Stromzu- bzw.
-abführungen 31, 32 ausgebildete Vertiefung 35 in der untersten Schicht 21 kann zur
Homogenisierung des inneren Feldes die nächstfolgende magnetoresistive Schicht 23
teilweise eingebracht werden, womit die gewünschte Form des Ellipsoids bzw.
Halbellipsoids angenähert wird. Da diese Schicht 23 auf ihrer Außenseite die Struktur der
Streifen 11a wiedergibt, wird die Annäherung an einen elliptischen Umrißverlauf verbessert.
Auch die Abstufung in der Schicht 21 durch die untere Stromzuführung 31 trägt dazu bei.
Bereits diese zwei Schichten 21, 23 ergeben einen relativ guten, einem Ellipsoid
angenäherten Aufbau, über dem die Isolationsschicht J aufgebracht wird, auf welche
Isolationsschicht J die weiteren Schichten, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 und 5
dargestellt, folgen.
Wenn die Schicht 23 weggelassen wird, bzw. keine weiteren Schichten aufgebracht
werden, dann ergibt die magnetfeldkompensierende Stromzuführung 31, 32 auch für nicht
ellipsoide Widerstände 10 Vorteile.
In Fig. 1 sind die Widerstände 10 in Längsrichtung rechteckförmig dargestellt; dies
erfolgt aus zeichnerischen Gründen. Vorteilhafterweise zeigen die Widerstände 10 in einer
Ebene parallel zur Unterlage 30 elliptischen Querschnitt. Man erkennt, daß die
Stromzuführungen 31, 32 bezüglich der Längsachse LA durch die einzelnen Widerstände
10 seitlich versetzt angeordnet sind. Dabei erfolgt diese seitlich versetzte Anordnung bei
einander gegenüberliegenden Endbereichen der Widerstände 10 jeweils auf die gleiche
Seite dieser Widerstände 10 bzw. auf die gleiche Seite der Längsachse LA. Die
Stromzuführungen 31 und 32 sind somit dem mittleren Bereich des jeweils ersten
Barberpolstreifens 11a angenähert. Der Strom durch den bzw. jeden Widerstand 10 soll
möglichst einen Winkel von 40-50°, insbesondere von 45° mit der Magnetisierung (die
parallel zur Längsachse liegt) einschließen. Dies wird durch die in Fig. 1 dargestellte
Anschlußgeometrie der Stromzu- bzw. -ableitungen 31, 32 erreicht.
Durch diese erfinderischen Maßnahmen ist es möglich, die durch den Stromfluß
entstehenden Magnetfelder optimal zu kompensieren und es werden insgesamt
Verbesserungen des Störsignal-Abstandes von magnetoresistiven Magnetfeldsensoren
erreicht. Die ohmschen und kapazitiven Rückwirkungen der Kompensationsleitung 13 und
der Ummagnetisierungsleitung 12 aufeinander und auf die Widerstandsfilme 10 wird durch
die Abschirmschichten 15, 18 vermieden, die zwischen diesen Ebenen angeordnet sind.
Das Sensorrauschen wird insbesondere durch die ellipsoid- bzw. halbellipsoidförmige Form
der Widerstände 10 herabgesetzt, da in diesem Fall die Drehung der spontanen
Magnetisierung bis in die Randbereiche kohärent erfolgt. Die durch die Stromzuführungen
31 und 32 und die Barberpol-Strukturen 11 erzeugten störenden Magnetfelder im Bereich
der Widerstände 10 werden durch den doppelseitigen Anschluß und durch eine zu den
Barberpolstrukturen 11 parallele Einkopplung des Stromflusses vermieden.
Es wird festgehalten, daß durch die ellipsoidförmige bzw. halbellipsoidförmige
Ausbildung der Widerstände der Effekt bzw. die Wirkung unterstützt wird, welche durch die
Anordnung der einzelnen Widerstände in Form eines ellipsoidförmigen oder
halbellipsoidförmigen Sensorfeldes 40 erreicht wird.
In einem erfindungsgemäß ausgebildeten Sensorfeld 40 werden etwa 100 bis 1000
Widerstände 10 angeordnet. Die Widerstände 10 sind in gleichen bzw. regelmäßigen,
gegenseitigen Abständen insbesondere in Form eines regelmäßigen Netzes im Sensorfeld
40 angeordnet.
Claims (40)
1. Magnetfeldsensor mit einem oder mit einer Vielzahl von auf einem Träger bzw. einer
Unterlage (30) zur Ausbildung eines Sensorfeldes angeordneten magnetoresistiven
Widerstand bzw. Widerständen (10), der bzw. die gegebenenfalls jeweils mit
Barberpolstrukturen (11), einer Ummagnetisierungsleitung (12) und/oder einer
Kompensationsleitung (13) ausgestattet ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gesamtumriß (21) des Widerstandes (10) bzw. des Sensorfeldes (40) bzw. der von
dem Widerstand bzw. den Widerständen (10) eingenommene magnetisch aktive
Bereich des Sensors (40) in einer Ebene parallel zum Träger bzw. zur Unterlage (30)
den Umriß bzw. die Umfangsform (41) einer Ellipse aufweist oder dem Umriß bzw. der
Umfangsform einer Ellipse, vorteilhafterweise möglichst weitgehend, angenähert ist.
2. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der
spontanen Magnetisierung (M) bzw. die große Achse (a) der Widerstände (10)
senkrecht bzw. weitgehend senkrecht zur Längsrichtung des Sensorfeldes (40) bzw.
senkrecht zur großen Achse (A) des ellipsenförmigen Umrisses (41) des Sensorfeldes
(40) verläuft.
3. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß
bzw. die Dicke des von einzelnen räumlich beabstandet angeordneten Widerständen
(10) gebildeten Sensorfeldes (40) zumindest in einer zum Träger (30) senkrechten
Ebene, vorzugsweise in zwei zueinander orthogonalen zum Träger (30) senkrechten
Ebenen, insbesondere in einer Ebene senkrecht zum Träger (30) und senkrecht zur
Magnetisierung (M) und/oder in einer Ebene senkrecht zum Träger (30) und parallel zur
Magnetisierung (M) ellipsenförmigen oder halbellipsenförmigen Verlauf besitzt oder
dem Verlauf einer Ellipse oder Halbellipse weitgehend angenähert ist.
4. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
das Sensorfeld (40) bildenden Widerstände (10) in ihrer Gesamtheit zumindest
angenähert ein Ellipsoid oder Halbellipsoid ausbilden.
5. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis der Achsen (A, B) der Ellipse in einem Bereich von A : B = 1,5 : 1 bis
A : B = 10 : 1 liegt.
6. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ellipsoid bzw. Halbellipsoid des Sensorfeldes (40) relativ flach ausgebildet ist und
das Verhältnis der beiden in einer Ebene parallel zur Unterlage (30) gelegenen Achsen
(A, B) zur senkrecht zur Ebene des Trägers (30) stehenden dritten Achse (C) im Bereich
von A : C bzw. B : C = 500 : 1 bis 5000 : 1 beträgt.
7. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
einzelnen, magnetoresistiven Widerstände (10) in Ebenen parallel zur Unterlage
rechteckförmige(n) oder vorteilhafterweise elliptische(n) oder weitgehend angenähert
elliptische(n) Umriß bzw. Umfangsform besitzen.
8. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorzugsweise langgestreckten, magnetoresistiven Widerstände (10) aus mehreren,
insbesondere zumindest zwei oder drei, aufeinander aufgebrachten, magnetoresistiven
Schichten (21, 23, 25) bestehen.
9. Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Widerstand
(10) ausbildenden, aufeinanderfolgend aufgebrachten dünnen Schichten (23, 25)
bezüglich der Länge ihrer Halbachsen (a, b) und/oder bezüglich ihrer Dicke (h)
gegenüber der jeweils unmittelbar vorangehend aufgebrachten bzw. darunterliegenden
Schicht (21, 23) verringert sind.
10. Magnetfeldsensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
übereinander aufgebrachten Schichten (21, 23, . . .) der Widerstände (10) in einer
senkrecht zu der Unterlage und in Längsrichtung der Schichten (21, 23, . . .)
erstreckenden Ebene und/oder in einer senkrecht zu der Unterlage (30) und quer zur
Längsrichtung der Schichten (21, 23,. . .) verlaufenden Ebene die Querschnittsform
(35) einer Ellipse oder einer Halbellipse oder eine einer Ellipse oder Halbellipse
angenäherte Querschnittsform aufweisen.
11. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das von den einzelnen Widerständen (10) des Sensorfeldes (40) ausgebildete oder
angenäherte Ellipsoid oder Halbellipsoid flach ausgebildet ist bzw. das Verhältnis der
beiden Halbachsen (a, b) in einer Ebene parallel zur Unterlage (30) zur dritten
Halbachse (c) klein ist bzw. vorteilhafterweise ein Achsenverhältnis a : c von größer als
200 : 1, vorzugsweise von größer als 1000 : 1, insbesondere von etwa 2000 : 1, und ein
Achsenverhältnis b : c von größer als 100 : 1, vorzugsweise von größer als 500 : 1,
insbesondere von etwa 1000 : 1 vorgesehen ist.
12. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Kompensationsleitung (13) und den jeweiligen
Widerständen (10) zumindest eine elektrisch leitfähige, insbesondere gegenüber den
anderen Schichten elektrisch isoliert angeordnete Abschirmschicht (18) und/oder
zwischen der Ummagnetisierungsleitung (12) und den jeweiligen Widerständen (10)
zumindest eine elektrisch leitfähige, insbesondere gegenüber den anderen Schichten
elektrisch isoliert angeordnete Abschirmschicht (15) vorgesehen ist. (Fig. 5)
13. Magnetfeldsensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der
gegebenenfalls wechselstrommäßig geerdeten Abschirmschicht(en) (15, 18) 100 nm bis
2 µm beträgt.
14. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in
den beiden Endbereichen der jeweiligen Widerstände (10) gelegene Stromzuführungen
(31, 32) den Widerstand (10) in dem jeweiligen Endbereich von oben und unten
umfassen bzw. an die Ober- und Unterseite des jeweiligen Endbereiches
angeschlossen sind.
15. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromzuführungen (31, 32) in den beiden Endbereichen eines Widerstandes (10)
bezüglich seiner Längsachse (LA) auf unterschiedliche Seiten der Längsachse (LA) hin
versetzt angeschlossen sind.
16. Magnetfeldsensor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in den
beiden Endbereichen des jeweiligen Widerstandes (10) gelegenen Stromzuführungen
(31, 32) bzw. deren Anschlußenden jeweils parallel zu den Streifen (11a) der
Barberpolstruktur (11) verlaufend ausgebildet sind.
17. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Barberpolstrukturen (11) zumindest auf einer, vorzugsweise auf der der Unterlage
(30) abgewandten Seite des jeweiligen Widerstandes (10) ausgebildet sind und
vorzugsweise zueinander parallel verlaufende Streifen (11a) aufweisen.
18. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Widerstände (10) im Sensorfeld (40) in Längs- und/oder in Querreichtung
in parallelen Reihen angeordnet sind.
19. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die im äußeren Bereich des Sensorfeldes (40) gelegenen Widerstände (10) mit einer
geringeren Anzahl von Schichten (21, 23, . . .) aufgebaut sind als die im Zentrum
gelegenen Widerstände (10).
20. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit zumindest
einem Barberpolstrukturen (11) tragenden, auf einem Träger bzw. einer Unterlage (30)
angeordneten magnetoresistiven Widerstand (10), einer Ummagnetisierungsleitung
(12) und einer Kompensationsleitung (13), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Ebene bzw. der Filmschicht der Kompensationsleitung (13) und der Ebene bzw. der
Filmschicht des zumindest einen Widerstandes (10) zumindest eine von allen anderen
Ebenen bzw. Filmschichten elektrisch isolierte, elektrisch leitfähige Abschirmschicht
(18) angeordnet ist und/oder daß zwischen der Ebene bzw. der Filmschicht der
Ummagnetisierungsleitung (12) und der Ebene des zumindest einen Widerstandes (10)
zumindest eine von allen anderen Ebenen bzw. Filmschichten elektrisch isolierte,
elektrisch leitfähige Abschirmschicht (15) angeordnet ist.
21. Magnetfeldsensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder
vorzugsweise langgestreckte, magnetoresistive Widerstand aus mehreren,
insbesondere zumindest zwei oder drei, aufeinander aufgebrachten, magnetoresistiven
Schichten (21, 23, . . .) besteht.
22. Magnetfeldsensor nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
dünnen Schichten (21, 23, . . .) in Ebenen parallel zur Unterlage (30)
rechteckförmige(n) Umriß bzw. Umfangsform oder vorteilhafterweise elliptische(n) oder
angenähert elliptische(n) Umriß bzw. Umfangsform besitzen.
23. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die übereinander aufgebrachten Schichten (21, 23, . . .) einen
Widerstand (10) ausbilden, der in einer sich senkrecht zu den und sich in
Längsrichtung der Schichten (21, 23, . . .) bzw. der Unterlage (30) erstreckenden
Ebene die Querschnittsform einer Ellipse oder einer Halbellipse oder einen der Form
einer Ellipse oder Halbellipse angenäherten Querschnitt aufweist.
24. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die übereinander aufgebrachten Schichten (21, 23, . . .) einen
Widerstand (10) ausbilden, der in einer sich senkrecht zu den und quer zur
Längsrichtung der Schichten (21, 23, . . .) bzw. der Unterlage (30) erstreckenden
Ebene die Querschnittsform einer Ellipse oder einer Halbellipse oder einen der Form
einer Ellipse oder Halbellipse angenäherten Querschnitt aufweist.
25. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß
das vom Widerstand (10) ausgebildete oder angenäherte Ellipsoid oder Halbellipsoid
flach ausgebildet ist, d. h. eine im Verhältnis zu den beiden Halbachsen (a, b) in der
Ebene parallel zur Unterlage (30) sehr kleine dritte (senkrechte) Halbachse (c) aufweist
und vorteilhafterweise ein Achsenverhältnis a : c von größer als 200 : 1, vorzugsweise von
größer als 1000 : 1, insbesondere von etwa 2000 : 1, und ein Achsenverhältnis b : c von
größer als 100 : 1, vorzugsweise von größer als 500 : 1, insbesondere von etwa 1000 : 1
aufweist.
26. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß
das Halbellipsoid mit seiner Basisfläche dem Träger bzw. der Unterlage (30) zugewandt
angeordnet bzw. ausgebildet ist.
27. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Widerstand (10) ausbildenden, aufeinanderfolgend aufgebrachten dünnen
Schichten (23, . . .) bezüglich der Länge ihrer Halbachsen (a, b) und/oder bezüglich
ihrer Dicke (h) gegenüber der unmittelbar vorangehend aufgebrachten bzw.
darunterliegenden Schicht (21, . . .) verringert sind.
28. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß
bei gegebenenfalls gleichbleibender Dicke (h) der Schichten (21, 23, . . .) die
Gesamtlänge (L) und/oder die Gesamtbreite (B) einer auf eine Schicht (21, . . .)
aufgebrachten, folgenden Schicht (23, . . .), vorzugsweise der zweiten Schicht (23),
40% bis 95% der Länge (L) und/oder der Breite (B) der darunterliegenden,
vorzugsweise ersten Schicht (21, . . .), entspricht.
29. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
die aufeinander aufgebrachten Schichten (21, 23, . . .) bezüglich ihrer
Längenverhältnisse und/oder Dickenverhältnisse abgestimmt sind und der gebildete
Widerstandskörper der Gestalt eines Ellipsoids oder eines Halbellipsoids bestmöglich
angenähert ist.
30. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den einzelnen Schichten (10, 12, 13, 15, 18) Haftvermittlungs- (H) und/oder
Passivierungsschichten (P) und/oder Isolationsschichten (J) ausgebildet sind.
31. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dicke der Abschirmschicht(en) (15, 18) 100 nm bis 2 µm beträgt.
32. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abschirmschicht(en) (15, 18) wechselstrommäßig geerdet sind.
33. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest auf einer Seite, vorzugsweise auf beiden Seiten einer Abschirmschicht
(15, 18) eine Isolationsschicht (J) ausgebildet ist.
34. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch
gekennzeichnet, daß in den beiden Endbereichen des Widerstandes (10) gelegene
Stromzuführungen (31, 32) den Widerstand (10) in dem jeweiligen Endbereich von oben
und unten umfassen bzw. an die Ober- und Unterseite des jeweiligen Endbereiches
angeschlossen sind.
35. Magnetfeldsensor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen (31, 32) an den beiden Enden eines
Widerstandes (10) bezüglich seiner Längsachse (LA) auf unterschiedliche Seiten der
Längsachse (LA) hin versetzt angeschlossen sind.
36. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß
die in den beiden Endbereichen des Widerstandes (10) gelegenen Stromzuführungen
(31, 32) bzw. deren Anschlußenden jeweils parallel zu den Streifen (11a) der
Barberpolstruktur (11) verlaufend ausgebildet sind.
37. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromzuführungen (31, 32), die an einander zugewandte Endbereiche von
unmittelbar aufeinanderfolgenden Widerständen (10) angeschlossen sind, auf die
selbe Seite der Längsachse (LA) dieser aufeinanderfolgenden Widerstände (10)
versetzt angeschlossen sind.
38. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß
die unterste Schicht (21) des Widerstandes (10) zwischen Erhebungen (34) für den
Anschluß der Stromzuführungen (31, 32) eine Vertiefung (35) zur Aufnahme der
nächstfolgenden Schicht (23) ausbildet.
39. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß
die Barberpolstrukturen (11) zumindest auf einer, vorzugsweise auf der der Unterlage
(30) abgewandten Seite des Widerstandes (10) ausgebildet sind.
40. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß
die Barberpolstrukturen (11) auf beiden Seiten des Widerstandes (10) ausgebildet sind
und vorzugsweise zueinander parallel verlaufende Streifen (11a) aufweisen.
Applications Claiming Priority (2)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |