DE4109021A1 - Magnetfeldsensoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldsensoranordnung mit einem Magnetfeldsensor mit einer Umhüllung in der der Magnetfeldsensor mit mehreren in einer Ebene liegenden, parallel verlaufenden streifenförmigen, sich auch außerhalb der Umhüllung erstreckenden Anschlußleitern mechanisch und elektrisch verbunden ist, sowie einer Schaltung zum Betrieb des Magnetfeldsensors.

Eine solche Magnetfeldsensoranordnung ist z. B. aus "Elek­ tronik" 40 (1991) 2, 78 bis 81 bekannt. Angewendet werden solche Magnetfeldsensoranordnungen u. a. zur Drehzahl­ messung, z. B. in Kraftfahrzeugen.

Die bauliche Ausführung der bekannten Magnetfeldsensor­ anordnung ist eine Hybridschaltung, d. h. ein geeigneter Trägerkörper, auf den der Magnetfeldsensor, der Permanent­ magnet und die zum Betrieb (d. h. Speisung und Signal­ verarbeitung) erforderlichen Schaltungselemente aufge­ bracht sind. Eine solche Hybridschaltung ist jedoch ver­ hältnismäßig groß, was ihrer Anwendung, insbesondere in Kraftfahrzeugen erschwert.

Führt man nun die Schaltung zum Betrieb des Magnetfeld­ sensors als integrierte Schaltung aus und ordnet sie zu­ sammen mit dem Magnetfeldsensor in einer Umhüllung an, so ergeben sich, insbesondere wenn in der Schaltung eine hohe Verlustleistung auftritt (z. B. bei einer Stromschnitt­ stelle), wegen der starken thermischen Kopplung zwischen dem Magnetfeldsensor und der integrierten Schaltung Temperaturprobleme auf, die unter Umstanden zu Ausfällen der integrierten Schaltung oder des Magnetfeldsensors führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetfeld­ sensoranordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie räumlich möglichst klein und trotzdem weitgehend frei von störenden thermischen Kopplungen zwischen dem Magnetfeldsensor und der Schaltung zum Betrieb des Magnet­ feldsensors ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als eine integrierte Schaltung ausgeführte Schaltung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Magnetfeldsensors mit den Anschlußleitern die auch den Magnetfeldsensor tragen, mechanisch und elektrisch verbunden ist, und von einer von der Umhüllung des Magnetfeldsensors getrenn­ ten Umhüllung umgeben ist.

Eine so ausgebildete Magnetfeldsensoranordnung ist sehr kompakt und trotzdem dank des großen thermischen Wider­ standes zwischen Magnetfeldsensor und integrierter Schal­ tung weitgehend frei von thermischen Rückwirkungen.

In sehr vielen Anwendungsfällen umfaßt eine Magnetfeld­ sensoranordnung der genannten Art auch einen Permanentmag­ neten zur Erzeugung eines magnetischen Vorspannfeldes, der mit einer Fläche der Umhüllung des Magnetfeldsensors in Flächenkontakt steht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in diesem Fall der Abstand zwischen den beiden Umhüllungen so gewählt, daß Flächen des Permanentmagneten mit Flächen der Um­ hüllung des Magnetfeldsensors und der Umhüllung der inte­ grierten Schaltung in Flächenkontakt stehen.

Dabei können vorzugsweise die Anschlußleiter zwischen der Umhüllung des Magnetfeldsensors und der Umhüllung der integrierten Schaltung um 90° so abgewinkelt sein, daß eine Fläche der Umhüllung der integrierten Schaltung mit einer Fläche des quaderförmig ausgebildeten Permanentmag­ neten in Flächenkontakt steht, oder die genannten An­ schlußleiter zweimal in gleicher Richtung um 90° so abge­ winkelt sein, daß Flächen der Umhüllungen des Magnetfeld­ sensors und der integrierten Schaltung miteinander parallel gegenüber liegenden Flächen des quaderförmig aus­ gebildeten Permanentmagneten (4) in Flächenkontakt stehen. Es ergeben sich so besonders kompakte Sensoranordnungen, die weitgehend frei von thermischen Problemen sind.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol­ genden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoranordnung,

Fig. 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Magnetfeldsensoranordnung mit einem Permanentmagneten in Seitenansicht und Draufsicht,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoranordnung mit einem Permanentmagneten.

Die Fig. 1 zeigt einen Magnetfeldsensor 1, der in einer Umhüllung 10 angeordnet und mit Anschlußleitern 3 verbun­ den ist, die sich auch außerhalb der Umhüllung 10 er­ strecken.

Der Magnetfeldsensor 1 wird vorzugsweise durch eine Brückenschaltung aus 4 mäanderförmigen Elementen aus einem Material, z. B. Permalloy gebildet, dessen Widerstand mag­ netfeldabhängig ist. Ein solcher Magnetfeldsensor und seine Anwendungen sind z. B. in "Anwendungen der Magnetfeldsensoren KMZ 10, Technische Information 861 105 der Valvo UB Bauelemente der Philips GmbH, Hamburg, 1986" beschrieben. Aus der Umhüllung 10 führen also (wegen der Brückenschal­ tung) vier parallel verlaufende, in einer Ebene liegende Anschlußleiter 3 heraus.

Um das Ausgangssignal des Temperatursensors 1 weiterzuver­ arbeiten, wie dies z. B. in der genannten Technischen In­ formation 861 105 beschrieben ist, ist eine integrierte Schaltung 2 vorgesehen, die mit denselben Anschlußleitern 3 mechanisch und elektrisch verbunden ist, die auch den Magnetfeldsensor 1 tragen, und die von einer von der Umhüllung 10 des Magnetfeldsensors 1 getrennten Umhüllung 20 umgeben ist. Magnetfeldsensor 1 und integrierte Schal­ tung 2 bilden so eine sehr kompakte Einheit bei der trotz­ dem Magnetfeldsensor und integrierte Schaltung thermisch soweit entkoppelt sind, daß hieraus resultierende Probleme weitgehend vermieden werden, was besonders dann wichtig ist, wenn - wie üblich - die integrierte Schaltung 2 zu dem Magnetfeldsensor 1 eine Stromschnittstelle bildet, in ihr also höhere Verlustleistungen auftreten können.

Die in Fig. 1 dargestellte Magnetfeldsensoranordnung läßt sich mit den aus der Technik der integrierten Schaltung her bekannten Verfahren und Vorrichtungen sehr ökonomisch fertigen.

Um bei Magnetfeldsensoren, die aus Permalloy-Streifen auf­ gebaut sind, ein Umklappen zwischen zwei möglichen (ent­ gegengerichteten) Vorzugsrichtungen der Magnetisierung zu verhindern, ist es üblich, mit Hilfe eines Permanentmag­ neten ein magnetisches Vorspannfeld zu erzeugen, das die­ ses Umklappen verhindert. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer Magnetfeldsensoranordnung nach der Erfindung in Seitenansicht und Draufsicht mit einem Per­ manentmagneten 4 zur Erzeugung eines magnetischen Vor­ spannfeldes.

Dieser Permanentmagnet 4 steht mit einer Fläche 11 der Umhüllung 10 des Magnetfeldsensors 1 in Flächenkontakt. Die zentrale Achse des Permanentmagneten 4 ist dabei in der Regel auf die Mitte des Magnetfeldsensors 1 ausgerich­ tet. Um die Anordnung besonders kompakt zu machen und die thermische Kopplung zwischen Magnetfeldsensor 1 und inte­ grierter Schaltung 2 weiter zu verringern, sind die An­ schlußleiter 3 zwischen der Umhüllung 10 des Magnetfeld­ sensors 1 und der Umhüllung 20 der integrierten Schaltung 2 um 90° so abgewinkelt, daß eine Fläche 21 der Umhüllung der integrierten Schaltung 2 mit einer Seitenfläche 42 des quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten in Flächen­ kontakt steht.

Die Kompaktheit und thermische Entkopplung kann noch wei­ ter erhöht werden, wenn, wie die Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt, die Anschlußleiter 3 zwischen der Umhüllung 10 des Magnetfeldsensors 1 und der Umhüllung 20 der inte­ grierten Schaltung 2 zweimal in gleicher Richtung um 90° so abgewinkelt sind, daß die Umhüllung 10 des Magnetfeld­ sensors 1 mit einer Fläche 11 und die Umhüllung 20 der in­ tegrierten Schaltung 2 mit einer Fläche 21 miteinander parallel gegenüberliegenden Flächen 41 bzw. 42 des Perma­ nentmagneten 4 in Flächenkontakt stehen.

Auf diese Weise läßt sich eine vom thermischen Problem weitgehend freie Magnetfeldsensoranordnung bauen, deren Abmessungen 10·8·8 mm³ nicht übersteigen, die sich also auch einsetzen läßt, wenn nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht, wie z. B. bei der Drehzahldetektion für automatische Bremssysteme in Kraftfahrzeugen.

Claims (4)

1. Magnetfeldsensoranordnung mit einem Magnetfeldsensor (1) mit einer Umhüllung (10) in der das Sensorelement mit mehreren in einer Ebene liegenden, parallel verlaufenden streifenförmigen, sich auch außerhalb der Umhüllung erstreckenden Anschluß­ leitern (3) mechanisch und elektrisch verbunden ist, sowie einer Schaltung (2) zum Betrieb des Magnetfeldsensors dadurch gekennzeichnet, daß die als eine integrierte Schaltung ausgeführte Schaltung (2) mit den Anschlußleitern die auch den Magnetfeldsensor (1) tragen, mechanisch und elektrisch verbunden ist, und von einer von der Umhüllung (10) des Magnetfeldsensors getrennten Umhüllung (20) umgeben ist.

2. Magnetfeldsensoranordnung nach Anspruch 1 mit einem Permanentmagneten (4) zur Erzeugung eines magnetischen Vorspannfeldes, der mit einer Fläche (11) der Umhüllung (10) des Magnetfeldsensors (1) in Flächenkontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Umhüllungen (10, 20) so gewählt ist, daß Flächen (41, 42, 43) des Permanentmagneten (4) mit Flächen (11, 21) der Umhüllung (10) des Magnetfeldsensors und der Umhüllung (20) der integrierten Schaltung in Flächenkontakt stehen.

3. Magnetfeldsensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (3) zwischen der Umhüllung (10) des Magnetfeldsensors (1) und der Umhüllung (20) der integrierten Schaltung (2) um 90° so abgewinkelt sind, daß eine Fläche (21) der Umhüllung (20) der integrierten Schaltung (2) mit einer Fläche (42) des quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten (4) in Flächenkontakt steht.

4. Magnetfeldsensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (3) zwischen der Umhüllung (10) des Magnetfeldsensors (1) und der Umhüllung (20) der integrierten Schaltung (2) zweimal in gleicher Richtung um 90° so abgewinkelt sind, daß Flächen (11, 21) der Umhüllungen (10, 20) des Magnetfeldsensors und der integrierten Schaltung mit einander parallel gegenüber liegenden Flächen (41, 42) des quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten (4) in Flächenkontakt stehen.