DE4200466A1 - Pack fuer auf magnetfeld ansprechendes bauelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pack für ein auf Ma­ gnetfelder ansprechendes Bauelement, wie einen Magnetoresi­ stor oder ein Hall-Effekt-Bauelement, und insbesondere ein planares Pack, das aus relativ wenigen Teilen besteht und leicht zusammenzubauen ist.

Ein Magnetoresistor ist ein Bauelement, dessen Widerstands­ wert sich mit einem an das Bauelement angelegten Magnetfeld ändert, und ist deswegen als Magnetfeldfühler einsetzbar. Damit kann der Magnetoresistor als Geschwindigkeits- oder La­ gefühler eingesetzt werden. Eine Form eines Magnetoresistors ist ein dünner Körper aus einem Halbleitermaterial mit hoher Trägerbeweglichkeit, wie Indiumantimonid (InSb) oder Indium­ arsenid (InAs), mit Endkontakten. Eine bevorzugte Form eines Magnetoresistors wird jedoch durch einen dünnen Film aus dem Halbleitermaterial gebildet und ist im einzelnen in US-PS 49 26 154, ausgegeben an J. P. Heremans u. a. am 15.5.1990 mit dem Titel "Indium Arsenide Magnetoresistor" beschrieben. Diese Art von Magnetoresistor umfaßt ein Substrat aus einem isolierenden Halbleitermaterial mit einem dünnen Film des Ma­ gnetoresistor-Materials an einer seiner Oberflächen in Form eines schmalen Streifens. Leitkontakte werden an den Enden des Magnetoresistor-Materialstreifens gebildet. Zur Verwen­ dung des Magnetoresistors als Geschwindigkeits- oder Lagefüh­ ler wurde er in eine magnetische Schaltung eingebaut, die einen Permanentmagneten enthält, auf dem das Magnetoresi­ stor-Element und ein Erreger angebracht ist. Der Erreger ist ein Element hoher magnetischer Permeabilität mit einer Reihe von mit Abstand angebrachten, durch Schlitze getrennten Zähnen, das sich bezüglich des stationären Magnetoresistor- Elements bewegt zum Ändern der Reluktanz des magnetischen Kreises, um eine Änderung des Magnetflusses durch das Fühler­ element in einer Weise herbeizuführen, die der Lage der Zähne entspricht. Das Magnetoresistor-Element und der Perma­ nentmagnet sind allgemein zu einem einzigen Fühlerpack ausge­ bildet, um das Pack leicht über dem Erreger montieren zu können. Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausbildung eines Magnetoresistor-Fühlerpacks 10, das sich zur Schaffung eines Bauelements mit hoher magnetischer Empfindlichkeit als geeignet erwiesen hat. Dieses Fühlerpack und seine Verwendung in einem Magnetkreis ist im einzelnen in US-PS 49 26 122 von T. Schroeder u. a., am 15.5.1990 ausge­ geben mit dem Titel "High Sensitivity Magnetic Circuit" be­ schrieben. Das Magnetoresistor-Fühlerpack 10 umfaßt einen Permanentmagneten 12 mit einer planaren Oberfläche 14, die mit einer Schicht 16 aus einem hochpermeablen magnetischen Metall wie Eisen beschichtet ist, die später als Ferromagnet­ schicht bezeichnet wird. Die Ferromagnetschicht 16 ist durch eine Schicht 18 aus elektrisch isolierendem Material wie syn­ thetischem Kunststoffmaterial bedeckt. Mit Abstand voneinan­ der angebrachte Verbindungsflecken 20 aus einem elektrisch leitenden Material befinden sich an der Isolierschicht 18. Ein Magnetoresistor-Element 22 ist an der Isolierschicht 18 zwischen den Verbindungsflecken 20 angebracht, wobei die nicht dargestellten Kontakte des Magnetoresistor-Elements 22 die Verbindungsflecken 20 berühren und elektrisch mit ihnen verbunden sind. Anschlußdrähte 24 sind elektrisch mit den Verbindungsflecken 20 verbunden und stehen von dem Pack 10 ab. Erforderlichenfalls kann eine Schutzbedeckung aus einem Isoliermaterial wie einem synthetischen Kunststoffmaterial über das Magnetoresistor-Element 22 und mindestens einen Teil des Permanentmagneten 12 geformt werden.

In Fig. 2 ist ein Magnetkreis 25 gezeigt, der das Magnetore­ sistor-Fühlerpack 10 aus Fig. 1 und einen Erreger 26 ent­ hält. Der Erreger 26 ist ein Rad mit voneinander beabstande­ ten Zähnen 28, zwischen denen sich Schlitze 30 befinden. Das Magnetoresistor-Element 22 besteht in Form eines engen Strei­ fens, der an der Zentrallinie der ferromagnetischen Schicht 18 angebracht und so angeordnet ist, daß er parallel zu den Zähnen 28 und den Schlitzen 30 des Erreger-Rades 26 ver­ läuft. Die Breite des Magnetoresistor-Fühlerelements 22 ist wie die des Magneten 12 ein sehr wichtiger Auslegungsparame­ ter, der die Empfindlichkeit des Fühlers beeinflußt, wie im einzelnen in US-PS 49 26 122 beschrieben. Die Länge des Ma­ gnetoresistor-Fühlerelements 22 wird so ausgewählt, daß sich eine ausreichend große aktive Fläche für den erforderlichen Widerstand und die Leistungsaufnahme ergibt. Theoretisch ist die Länge des Magnetoresistor-Elements 22 nur durch die Ma­ gnetgröße beschränkt. Um jedoch den Einfluß der magnetischen Endeffekte klein zu halten, liegen die Enden des Magnetoresi­ stor-Elements 22 nicht zu dicht an den Kanten des Magneten 12.

Wie in US-PS 49 26 122 beschrieben, ändert sich bei dem Be­ trieb des Magnetkreises die Magnetfluß-Dichteverteilung mit der Bewegung des Erregers 22 quer zum Magnetoresistor-Fühler­ element. Die Magnetfluß-Dichteverteilung im Magnetoresistor- Fühlerelement 22 besitzt ein Höchstwert, wenn ein Zahn 28 mit dem Magnetoresistor-Fühlerelement 22 ausgerichtet ist, und einen Tiefstwert, wenn ein Schlitz 30 mit dem Magnetore­ sistor-Fühlerelement 22 ausgerichtet ist. Bei der Bewegung des Erregers 26 folgen die Höhen und Tiefen den Erregerzäh­ nen 28 und Schlitzen 30 und ergeben so eine wandernde Welle der Flußdichte in Breitenrichtung des Fühlerelements 22. Diese ergibt ein Ausgangssignal des Magnetoresistor-Fühler­ elements 22, das eine Lage oder eine Geschwindigkeit an­ zeigt. Die ferromagnetische Schicht 16 des Packs 10 dient dazu, den Kontrast zwischen den Höhen und Tiefen in den Ma­ gnetfluß-Dichteverteilungen zu verbessern.

Obwohl das Magnetoresistor-Fühlerelement 10 einen Fühler mit gutem Ansprechverhalten schafft, besitzt es den Nachteil, daß es aus einer Anzahl von unterschiedlichen Teilen gebil­ det ist und beim Zusammenbau eine Anzahl unterschiedlicher Vorgänge benötigt. Für eine Massenfertigung ist es wünschens­ wert, ein solches Pack aus weniger Teilen zu bilden, die mit weniger Schritten zusammengebaut werden können. Dadurch kann dann die Zusammenbauzeit und damit können die Gesamtkosten des Packs reduziert werden.

Die vorliegende Erfindung ist damit auf ein Pack für ein auf Magnetfelder ansprechendes Bauelement gerichtet, das eine Schicht Magnetmaterial umfaßt, das auch elektrisch leitend ist, und so geteilt ist, daß sich mindestens zwei Teile mit Kanten in engem Abstand zueinander ergeben. Die Schicht be­ sitzt Anschlüsse, die von den Teilen abstehen. Ein magnet­ feld-empfindliches Element ist an einer Oberfläche minde­ stens eines Teils angebracht, wobei Kontakte an dem Element mit einem getrennten Teil elektrisch verbunden sind. Ein Per­ manentmagnet kann an der dem Element gegenüberliegenden Ober­ fläche der Teile der Schicht befestigt und elektrisch gegen diese isoliert sein. Erforderlichenfalls kann eine Schutzbe­ schichtung um das Element herum ausgebildet sein, wobei die Schicht und mindestens ein Anteil des Magneten mit den An­ schlüssen davon absteht.

Insbesondere umfaßt das Pack erfindungsgemäßer Art ein Paar planare Schichten eines Magnetmaterials, das elektrisch leit­ end ist. Die Schichten haben Kanten in enger Abstandsbezie­ hung zueinander, um so zwischeneinander einen engen Spalt zu schaffen. Die Schichten besitzen davon abstehende Anschlüs­ se. Ein magnetfeld-empfindliches Element befindet sich an mindestens einer der Schichten. Das Element umfaßt einen ak­ tiven Bereich aus Material, dessen Widerstand sich mit dem Magnetfeld ändert, und getrennten Kontakten an dem aktiven Bereich. Mittel sind vorgesehen zur elektrischen Verbindung jedes Kontakts des Elements mit je einer separaten der plana­ ren Schichten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Magnetoresistorfühlers,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer be­ kannten Magnetkreisanordnung zur Benutzung des Magnetoresistorfühlers aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von oben einer Ausbildungsform eines Magnetoresistor-Fühlerpacks erfindungs­ gemäßer Art;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Ma­ gnetkreises zur Benutzung des Magnetoresi­ stor-Fühlerelements aus Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Leitrahmen, der zur Herstellung des Magnetoresistor-Fühler­ elements nach Fig. 3 benutzt werden kann,

Fig. 6 eine Draufsicht zur Darstellung der Herstel­ lungsschritte des Magnetoresistor-Fühlerele­ ments aus Fig. 3,

Fig. 7 eine Schnittansicht längs Linie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Magnetoresistor-Füh­ lerpack erfindungsgemäßer Art,

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein weiteres Magnetoresi­ stor-Fühlerelement erfindungsgemäßer Art,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines ma­ gnetkreises zur Benutzung mit dem Magnetore­ sistor-Fühlerelements aus Fig. 9,

Fig. 11 eine Draufsicht auf ein Magnetoresistor-Füh­ lerelement erfindungsgemäßer Art mit drei An­ schlüssen, und

Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Führungsrahmen, der zur Ausbildung des Magnetoresistor-Füh­ lerelements aus Fig. 11 benutzt werden kann.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Zeichnungen nicht notwen­ digerweise maßstabgerecht dargestellt sind.

In den Fig. 3 und 4 ist jeweils eine Draufsicht auf ein Ma­ gnetoresistor-Fühlerelement 32 erfindungsgemäßer Art bzw. eine perspektivische Darstellung des Packs 32 in einem Ma­ gnetkreis 33 gegeben. Das Magnetoresistor-Fühlerelement 32 umfaßt ein Paar planare Schichten 34 aus einem Ferromagnetma­ terial mit einander gegenüberliegenden Kanten 36, die zuein­ ander in enger Nachbarschaftsbeziehung bestehen, so daß sich ein sehr enger Spalt 37 dazwischen ergibt. Der Spalt 37 sollte so eng wie praktisch möglich sein, um einen sehr engen Luftspalt zu schaffen. Wenn es erforderlich ist, kann der Spalt auch mit einem elektrisch nichtleitenden Magnetma­ terial wie einen mit Eisenteilchen gefüllten Epoxidharz ge­ füllt werden. Die Schichten 34 bestehen aus Ferromagnetmate­ rial, das auch elektrisch leitend ist, und besitzen damit in­ tegrale und davon abstehende Anschlußfahnen 38. Die Anschluß­ fahnen 38 stehen in zueinander entgegengesetzten Richtungen von den Schichten 34 ab, und diese Richtungen führen, wie dargestellt, jeweils von der entsprechenden gegenüberliegen­ den Kante 36 weg. Die Schichten 34 sind vorzugsweise aus einem relativ steifen Material gebildet, z. B. der Glasdich­ tungslegierung "42" der Firma Carpenter Steel Corporation, USA, die in Gewichtsanteilen aus 40% bis 42% Nickel, und Rest im wesentlichen Eisen besteht. Die magnetischen Eigen­ schaften dieses Materials ähneln denen des Eisens und sein thermischer Expansionskoeffizient befindet sich in der Nähe des Koeffizienten von Indiumantimonid und Indiumarsenid, den bevorzugten Materialien für das Magnetoresistor-Element.

Ein Magnetoresistor-Element 40 ist an den Schichten 34 ange­ bracht und mit ihnen verbunden. Das Magnetoresistor-Element 40 hat die Form eines länglichen Streifens und umfaßt, wie in US-PS 49 26 154 beschrieben, ein Substrat aus einem isolie­ renden Material, wie Galliumarsenid, an dessen einer Oberflä­ che sich eine dünne aktive Schicht 42 aus einem Magnetoresi­ stor-Material wie Indiumantimonid oder Indiumarsenid befin­ det. Elektrisch leitende Kontakte 44 sind an der aktiven Schicht 42 an deren Enden angeordnet. Das Magnetoresistor- Element 40 ist an beiden Schichten 34 so angebracht, daß es sich über den Spalt 37 zwischen den Kanten 36 erstreckt. Das Magnetoresistor-Element 40 befindet sich vorzugsweise im Zen­ trum der Schichten 34 und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu den Kanten 36. Wie gezeigt, ist jeder Kontakt 44 elektrisch mit einer separaten Schicht 34 mittels eines Anschlußdrahtes 46 verbunden. Das Magnetoresistor-Element 40 kann jedoch auch an den Schichten 34 angebracht sein, so daß die Kontakte 34 sich in direkte Berührung mit den Schichten 34 befinden und mit ihnen verbunden sind, um so die Anschluß­ drähte 46 zu umgehen. Bei dieser Anordnung sollte die aktive Schicht 43 des Magnetoresistor-Elements 40 mit einem Isolier­ material beschichtet sein, um so die aktive Schicht 42 gegen die Schichten 34 zu isolieren.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Permanentmagnet 48 an den dem Magnetoresistor-Element 40 gegenüberliegenden Seiten der Schichten 34 angeordnet. Der Permanentmagnet 48 besitzt eine Größe, die im wesentlichen nicht die kombinierten Flächen der Schichten 34 übertrifft, so daß die Anschlußfahnen 38 über den Permanentmagneten 48 hinaus vorstehen. Der Perma­ nentmagnet 48 ist mit den Schichten 34 durch ein elektrisch isolierendes (nicht dargestelltes) Verbindungsmaterial ver­ bunden, um so den Permanentmagneten 48 gegen die Schichten 34 elektrisch zu isolieren. Diese Art von Isolierschicht ist als Schicht 16 in Fig. 1 dargestellt. Wenn gewünscht, kann eine (nicht dargestellte) Schutzbeschichtung aus einem Iso­ liermaterial über die Schichten 34, das Magnetoresistor-Ele­ ment 40 und die Seitenflächen des Permanentmagneten 48 be­ schichtet oder ausgebildet werden.

Das Magnetoresistor-Fühlerpack 32 ist aus einer minimalen Anzahl von Teilen (d. h. den Ferromagnet-Schichten 34, dem Ma­ gnetoresistor-Element 40 und dem Permanentmagneten 48) gebil­ det, so daß es relativ kostengünstig herzustellen ist. In dem Pack 32 dienen die Ferromagnet-Schichten 34 der doppel­ ten Funktion, die Magnetempfindlichkeit des Fühlers zu ver­ bessern und die elektrischen Verbindungen zu dem Magnetoresi­ stor-Fühlerelement 40 zu schaffen. Zwar sind die Anschlußfah­ nen 38 so dargestellt, daß sie von den Seiten des Permanent­ magneten 48 nach außen abstehen, jedoch können sie auch in verschiedener Weise je nach Wunsch gebogen werden. Sie soll­ ten jedoch nicht so gebogen sein, daß sie sich in Längsrich­ tung dicht an den Seiten des Permanentmagneten befinden, da sie sonst den Magneten teilweise kurzschließen und dadurch die Größe der verfügbaren Magnetfeld-Intensität herabsetzen würden.

Das Magnetoresistor-Fühlerpack 32 wird in einem Magnetkreis verwendet, in dem es über einem Erreger 46 nach Fig. 4 ange­ bracht wird. Um sich der gesamten Vorteile der Ferromagnet- Schicht 34 zu erfreuen, muß sich der Spalt 37 zwischen den Kanten 36 der Schichten 34 so eng wie möglich sein. Vorzugs­ weise sollte der Spalt 37 auch in solcher Weise ausgerichtet sein, daß er die Fortpflanzung der wandernden Flußdichtewel­ le nicht stört. Das bedeutet, daß der Spalt 37 so gerichtet sein sollte, daß die Wanderwelle sich nicht über ihn hinweg­ bewegen muß. Das wird nach Fig. 4 dadurch erreicht, daß die Kanten 36 der Ferromagnet-Schichten 34 in Bewegungsrichtung des Erregers 26 ausgerichtet wird, die durch den Pfeil 50 dargestellt ist. Da das Magnetoresistor-Fühlerelement 40 sich über den Spalt 37 zwischen den Kanten 36 der Ferroma­ gnet-Schichten 34 erstreckt, genießt der Abschnitt des Magne­ toresistor-Elements 40 über dem Spalt nicht vollständig die Magnetflußdichte-Verbesserung, die durch die Ferromagnet- Schicht 34 geschaffen wird, so daß eine gewisse Abnahme der Magnetkreis-Gesamtempfindlichkeit auftreten kann. Dieser Effekt kann jedoch klein gehalten werden, wenn man das Magne­ toresistor-Element 40 viel länger macht als die Breite des Spalts 37.

Ein Verfahren zur Herstellung der Ferromagnet-Schichten 34 benutzt einen Leitrahmen 52 nach Fig. 5. Der Leitrahmen 52 ist ein länglicher ebener Streifen des Ferromagnet-Materials mit sich längs der länglichen Seiten des Leitrahmens 52 er­ streckenden schmalen Seitenstreifen 54. Eine Vielzahl von rechteckigen Bereichen 56 sind mit Abstand voneinander zwi­ schen und parallel zu den Seitenstreifen 54 angeordnet. Jeder rechteckige Bereich 56 ist mit den Seitenstreifen 54 durch Verbindungsstreifen 60 verbunden, die sich zwischen den rechteckigen Bereichen 56 im wesentlichen parallel zu den Seitenstreifen 54 erstrecken. Jeder rechteckige Bereich 56 besitzt einen schmalen, sich durch ihn hindurch erstrec­ kenden Schlitz 62, der sich mit größerer Ausdehnung als der rechteckige Bereich 56 im wesentlichen parallel zu den Sei­ tenstreifen 54 und in die Verbindungsstreifen 58 erstreckt.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Draufsicht bzw. eine Schnittdar­ stellung des Leitrahmens 52 gezeigt zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte zum Herstellen eines Magnetoresistor-Füh­ lerpacks 10 nach der vorliegenden Erfindung mit Leitrahmen 52. Dieses Verfahren umfaßt zuerst das Anbringen eines Magne­ toresistor-Elements 40 an einer Oberfläche jedes rechtecki­ gen Bereichs 56, wobei das Fühlerelement 40 sich über den Schlitz 62 erstreckt, wie in der Position a gezeigt. Die (in Fig. 6 und 7 nicht dargestellten) Kontakte 44 des Fühlerele­ ments 40 sind entweder durch Zuleitungsdrähte oder durch di­ rekte Verbindung mit den rechteckigen Bereichen 56 elek­ trisch mit den rechteckigen Bereichen 56 verbunden. Ein Per­ manentmagnet 48 ist dann an die andere Oberfläche jedes rechteckigen Bereichs 56 angesetzt und damit verbunden, wie in Position b in Fig. 7 dargestellt. Wie in Position c ge­ zeigt, wird dann eine Schutzschicht 64 aus einem Isoliermate­ rial wie synthetischem Kunststoff über das Magnetoresistor- Fühlerelement 40, den rechteckigen Bereich 56 und die Seiten des Permanentmagneten 48 geformt oder aufgetragen. Diese Be­ schichtung schützt das Magnetoresistor-Fühlerelement 40 und hilft die Teile zusammenzuhalten. Wie in Position d ange­ zeigt, werden die Verbindungsstreifen 58 und 60 quer durchge­ schnitten zum Trennen des Packs 10 von dem Leitrahmen 52. Die Verbindungsstreifen 58 werden an den Enden der Schlitze 62 längs der Linie 59 so geschnitten, daß die rechteckigen Bereiche 56 in den beiden Schichten 34 elektrisch getrennt werden. Die Verbindungsstreifen 60 sind an ihren Verbindungs­ stellen mit den Seitenstreifen 54 längs der Linien 61 abge­ schnitten, um so die Anschlußfahnen 38 des Packs 10 zu bilden.

Zwar wurde das Magnetoresistor-Fühlerpack 10 so beschrieben, daß der Permanentmagnet 48 an der Schicht 34 angebracht ist, bevor die Schutzbeschichtung darauf aufgebracht wird, doch kann das Pack 10 auch ohne Permanentmagnet 48 hergestellt werden. In diesem Fall wird das Magnetoresistor-Fühlerele­ ment 40 an den Schichten 34 angebracht und die Kontakte 44 werden mit den Schichten 34 elektrisch verbunden. Die Schutz­ beschichtung wird dann über das Magnetoresistor-Fühlerele­ ment 40 und eine Seite der Schichten 34 geformt oder aufge­ bracht. Falls die Schichten 34 einen Teil des Führungsrah­ mens 52 bilden, werden die Verbindungsstreifen 58 und 60 so geschnitten, daß sie das Pack 10 von dem Führungsrahmen 52 trennen. Der Permanentmagnet 48 ist an der anderen Fläche der Schicht 34 später entweder durch den Hersteller oder durch den Benutzer anzubringen. Die Magnetisierung des Perma­ nentmagneten 48 kann vor oder nach dem Zusammenbau des Packs ausgeführt werden oder in einer Zwischenstufe des Zusammen­ bauvorgangs.

Das Magnetoresistor-Fühlerpack 10 wurde so beschrieben, daß das Magnetoresistor-Fühlerelement 40 an den Ferromagnet- Schichten 34 so angebracht wurde, daß es sich über den Spalt 34 zwischen den Kanten 36 der Schichten 34 erstreckt; es ist jedoch nicht notwendig, daß das Magnetoresistor-Fühlerele­ ment 40 sich über den Spalt 37 erstreckt.

In der Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein Magnetoresistor- Fühlerpack 132 nach der Erfindung gezeigt. Ein Magnetoresi­ stor-Fühlerelement 40 ist an einer von zwei Ferromagnet- Schichten 134 angebracht, die mit voneinander einen Abstand aufweisende Kanten 136 mit dazwischen ausgebildeten Spalt 137 besitzen. Kontakte 44 des Magnetoresistor-Fühlerelements 40 sind jeweils elektrisch mit einer der beiden voneinander getrennten Ferromagnet-Schichten 136 durch je einen Anschluß­ draht 146 verbunden. Wenn das Magnetoresistor-Fühlerpack 132 in einem Magnetkreis verwendet wird, ist es am besten, wenn der Spalt 137 sich in Bewegungsrichtung eines Anregers wie dem Anreger 26 in Fig. 4 erstreckt. Es ist jedoch auch ein Anbringen des Packs 132 mit dem engen Spalt 137 senkrecht zur Anreger-Bewegungsrichtung bei manchen Anwendungen annehm­ bar.

In Fig. 9 und 10 sind jeweils eine Draufsicht auf Magnetore­ sistor-Fühlerpack 232 erfindungsgemäßer Art bzw. eine per­ spektivische Ansicht des Packs 232 in einem Magnetkreis 233 gezeigt. Das Pack 232 umfaßt zwei Ferromagnet-Schichten 234 mit Kanten 236 in eng benachbarter Beziehung zueinander zur Erzeugung eines engen Zwischenspalts 237. Anschlußfahnen 238 sind integral mit jeweils einem Ende jeder Schicht 234 ausge­ bildet und stehen im wesentlichen parallel zu den Kanten 236 ab. Die Anschlußfahnen 238 stehen in zueinander entgegenge­ setzten Richtungen von den Schichten 234 ab. Ein Magnetoresi­ stor-Fühlerelement 40 ist an den Ferromagnet-Schichten 234 angebracht und erstreckt sich über den Spalt 237. Kontakte 44 des Magnetoresistor-Fühlerelements 40 sind elektrisch mit den Ferromagnet-Schichten 234 durch jeweils getrennte An­ schlußdrähte 246 verbunden.

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Permanentmagnet 48 an der dem Magnetoresistor-Fühlerelement 40 gegenüberliegenden Fläche der Ferromagnet-Schichten 234 angebracht. Wenn das Pack 234 in dem Magnetkreis 233, wie in Fig. 10 gezeigt, ver­ wendet wird, wird das Pack 232 über einem Anreger 26 so ange­ bracht, daß der Spalt 237 zwischen den Ferromagnet-Schichten 234 mit der Bewegungsrichtung des Anregers 26 ausgerichtet ist. Damit erstrecken sich die Anschlußfahnen 238 auch in Be­ wegungsrichtung des Anregers 26.

Das erfindungsgemäße Magnetoresistor-Fühlerpack wurde nun so beschrieben, daß es ein Gerät mit zwei Anschlüssen ist, jedoch kann es auch ein Mehrfach-Anschlußgerät sein. Ein Mehrfach-Anschußgehäsue ist nützlich bei Doppelmagnetoresi­ storen mit drei Anschlüssen.

In Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein Dreianschluß-Magneto­ resistor-Fühlerpack 64 nach der Erfindung gezeigt. Das Ma­ gnetoresistor-Fühlerpack 64 umfaßt drei planare Ferromagnet- Schichten 66, 68 und 70 in paralleler Anordnung, wobei die Schicht 68 zwischen den Schichten 66 und 70 liegt. Die Zwi­ schenschicht 68 hat einander gegenüberliegende Kanten 72, die geringen Abstand von den Kanten 74 und 76 der Schichten 66 bzw. 70 besitzen, so daß erste und zweite enge Spalte 78 dazwischen gebildet werden. Anschlußfahnen 80, 82 und 84 sind integral mit den Schichten 66, 68 bzw. 70 ausgebildet und stehen jeweils von einem Ende derselben ab. Die Anschluß­ fahnen 80, 82 und 84 erstrecken sich parallel zu den Spalten 78, wobei die von der Zwischenschicht 68 abstehende Anschluß­ fahne 82 in einer Richtung entgegengesetzt zu der absteht, in der die Anschlußfahnen 80 und 84 von ihren jeweiligen Schichten 66 bzw. 70 abstehen.

Ein Magnetoresistor-Fühlerelement 86 mit drei Kontakten 88 ist an einer Oberfläche der Zwischenschicht 68 angebracht. Jeder Kontakt 88 ist elektrisch mit einer anderen Schicht 66, 68 oder 70 durch getrennte Anschlußdrähte 90 verbunden. Ein (nicht dargestellter) Permanentmagnet ist an der dem Ma­ gnetoresistor-Fühlerelement 86 gegenüberliegenden Oberfläche der Schichten 6, 68 und 70 angebracht. Wenn gewünscht, kann eine (nicht dargestellte) Schutzbeschichtung über das Magnet­ oresistor-Fühlerelement 86, eine Oberfläche der Schichten 66, 68 und 70 und die Seitenflächen des Permanentmagneten ge­ formt oder aufgetragen werden. Bei der Verwendung des Magnet­ oresistor-Fühlerpacks 64′ in einem (nicht dargestellten) Ma­ gnetkreis wird das Pack 64′ über einem (nicht dargestellten) Anregerrad so angebracht, daß sich die Spalte 78 vorzugswei­ se in der gleichen Richtung erstrecken, wie die Bewegung des Anregerrades verläuft. Die Anschlußfahnen 82, 84 und 86 er­ strecken sich auch in der gleichen Bewegungsrichtung des An­ regers.

Die Ferromagnet-Schichten 66, 68 und 70 und ihre Anschlußfah­ nen 80, 82 bzw. 84 können aus einem Leitrahmen, wie dem Leit­ rahmen 82 ind Fig. 12 gebildet werden. In Fig. 12 ist der Leitrahmen 92 gezeigt, der zwei einen Abstand voneinander aufweisende parallel Seitenstreifen 94 und 96 umfaßt mit Gruppen von drei parallelen Streifen 68, 100 und 102, die sich zwischen den Seitenstreifen im wesentlichen senkrecht dazu mit einem engen Spalt zwischen benachbarten Streifen er­ strecken. Nur drei vollständige Gruppen der drei parallelen Seitenstreifen 68, 100 und 102 sind dargestellt. Die rechte Endgruppe ist mit Schraffurlinien durch jeden Streifen darge­ stellt, um die Identifizierung der Gruppen leichter ansich­ tig zu machen. Jeder äußere Streifen 98 bzw. 102 jeder Gruppe ist an einem Ende direkt an dem Seitenstreifen 94 und an dem anderen Ende durch einen schmalen Verbindungsstreifen 104 mit dem Seitenstreifen 96 verbunden. Der Mittelstreifen 100 jeder Gruppe ist an einem Ende direkt mit dem Seiten­ streifen 96 und an seinem anderen Ende durch einen schmalen Verbindungsstreifen 104 mit dem Seitenstreifen 94 verbunden. Jeder Außenstreifen 98 und 102 ist mit einem Außenstreifen einer benachbarten Gruppe durch einen Verbindungsstreifen 106 verbunden.

Das Magnetoresistor-Fühlerpack 64 der Fig. 11 ist herge­ stellt unter Benutzung des Leitrahmens 92, in dem zuerst ein Magnetoresistor-Fühlerelement 86 an einer Fläche des Mittel­ streifens 98 einer aus den Streifen 98, 100 und 102 bestehen­ den Gruppe angebracht wird. Die Kontakte 88 des Magnetoresi­ stor-Fühlerelements 86 werden elektrisch mit den Streifen 98, 100 und 102 durch Anschlußdrähte 987 verbunden. Erforder­ lichenfalls kann ein Permanentmagnet an den dem Magnetoresi­ stor-Fühlerelement 86 gegenüberliegenden Seiten der Streifen 86, 98 und 100 befestigt werden. Eine Schutzbeschichtung kann über das Magnetoresistor-Fühlerelement 86 und eine Sei­ tenfläche der Streifen 86, 98, 100 zusammen mit dem ggf. vor­ handenen Permanentmagneten geformt oder aufgetragen werden. Die Streifen 98, 100 und 102 werden dann längs ihrer Verbin­ dung mit den Seitenstreifen 94 und den Verbindungsstreifen 104 geschnitten, wie durch die gestrichelten Linien 98 und 110 gezeigt, und die Außenstreifen 98 und 102 werden längs ihrer Verbindungen mit den Verbindungsstreifen 98 geschnitt­ en, wie durch die gestrichelten Linien 112 gezeigt, um das Pack 64′ vom Leitrahmen 98 zu trennen.

So wird durch die vorliegende Erfindung ein Magnetoresistor- Fühlerpack geschaffen, das aus einer minimalen Anzahl von Teilen hergestelt wird, so daß es relativ leicht zusammenzu­ bauen und relativ kostengünstig herzustellen ist. Bei dem Pack der vorliegenden Erfindung dienen die Ferromagnet- Schichten einer Doppelfunktion der Verbesserung der Magnet­ empfindlichkeit des Magnetoresistor-Fühlerelements und der Schaffung der elektrischen Anschlüsse für das Magnetoresi­ stor-Fühlerelement. Zusätzlich können die Ferromagnet-Schich­ ten als Teil eines Leitrahmens ausgebildet sein, der das Ma­ gnetoresistor-Fühlerelement und den Permanentmagneten wäh­ rend des Zusamenbaus des Packs abstützt. Dadurch wird der Zu­ sammenbau des Packs weiter vereinfacht.

Es ist anzuerkennen und zu verstehen, daß die besonderen Aus­ führungen der Erfindung rein illustrativ für die allgemeinen Prinzipien der Erfindung dargestellt sind. Verschiedene Ab­ wandlungen können in Übereinstimmung mit den dargelegten Prinzipien und innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche angewendet werden. Beispielsweise kann entgegen der Beschreibung des Packs als Pack für ein Magnetoresistor- Element dasselbe auch für irgendeine andere Art von auf Ma­ gnetfelder ansprechenden Bauelementen wie einem Hallef­ fekt-Bauelement, einer Magnetodiode oder einem gleichartigen Bauelement benutzt werden. Das Pack mit drei Anschlüssen nach Fig. 11 ist besonders für ein Halleffekt-Bauelement ge­ eignet, das ja drei Anschlüsse besitzt. Statt zwei oder drei Anschlüssen kann das Pack auch jede gewünschte Anzahl von An­ schlüssen besitzen. Die Ferromagnet-Schichten können aus jedem Material hergestellt werden, das Magneteigenschaften besitzt und elektrisch leitend ist. Wie vorher festgestellt, kann das Pack mit an den Ferromagnet-Schichten angebrachtem Permanentmagneten oder ohne einen solchen hergestellt werden. Wenn es anfangs ohne Permanentmagnet gefertigt wird, kann der Permanentmagnet später entweder durch den Herstel­ ler oder den Benutzer des Packs angebracht werden. Das Magne­ toresistor-Fühlerelement wurde beschrieben mit einer Schicht von Halbleitermaterial an einem Substrat, jedoch kann es auch jeden anderen bekannten Aufbau eines Magnetoresistor- Fühlerelements aufweisen.

Claims (28)

1. Pack für ein auf Magnetfeld ansprechendes Bauelement, wel­ ches umfaßt: eine planare Schicht aus einem magnetischen und elektrisch leitendem Material, ein auf Magnetfeld an­ sprechendes Element an einer Oberfläche der Schicht, wobei das Element einen aktiven Bereich aus einem auf Ma­ gnetfeld ansprechendem Material besitzt, mit getrennten Kontakten an dem aktiven Bereich und an jeweils den Kon­ takten angeschlossenen elektrischen Verbindungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die planare Schicht umfaßt mindestens zwei planare Schichten (34; 134; 234; 66, 68, 70) aus einem magnetisch und elektrisch leitendem Mate­ rial, wobei die Schichten (34; 134; 234; 66, 68, 70) Kanten (36; 136; 236; 72, 74, 76) besitzen, die in eng zu­ einander benachbarter Beziehung sind und so einen engen Spalt (37; 137; 237; 78) dazwischen schaffen; daß eine An­ schlußfahne (38; 238; 80; 82; 84) integral mit jeder Schicht (34; 134; 234; 66, 68, 70) ausgebildet ist und von ihr absteht; daß das auf Magnetfeld reagierende Ele­ ment (40; 86) an einer Fläche mindestens einer Schicht (34; 134; 234; 66, 68, 70) angesetzt ist und das elektri­ sche Verbindungsmittel (46; 146; 246; 90) elektrisch jeden Kontakt (44; 88) des auf Magnetfeld ansprechenden Elements (40; 86) mit einer anderen Schicht (34; 134; 234; 66, 68, 70) verbindet.

2. Pack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Magnetfeld ansprechende Element (40) sich über den Spalt (70; 270) zwischen den Schichten (34, 234) erstreckt und auf beiden Schichten (34; 234) aufsitzt.

3. Pack nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Magnetfeld ansprechende Element (40) schmal ist und eine wesentlich größere Länge als Breite aufweist und daß die Kontakte (44) sich an den Enden des Elements (40) befin­ den.

4. Pack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Magnetfeld ansprechende Element ein Magnetoresistor (40) ist, der eine Schicht (42) aus einem magnetoresistiven Halbleitermaterial an einem Substrat und mit Abstand von­ einander angebrachte Kontakte (44) an der Schicht (42) umfaßt.

5. Pack nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verbinden der einzelnen Kontakte (44) mit je­ weils einer anderen Schicht (34; 234) ein Anschlußdraht (46, 246) ist.

6. Pack nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ma­ gnetoresistor-Element (40) an den Schichten (34; 234) so angebracht ist, daß die Kontakte (44) direkt mit den Schichten (34; 234) zur elektrischen Verbindung mit den­ selben in Eingriff sind.

7. Pack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede An­ schlußfahne (38) von der Kante der jeweiligen Schicht (34) absteht, die zu den einander zugewendeten Kanten (36) der Schichten (34) entgegengesetzt liegt.

8. Pack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Schutzschicht (64) eines isolierenden Materials das auf Magnetfeld ansprechende Element (40) und die eine Oberfläche der Schichten (34) überdeckt.

9. Pack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiter ein Permanentmagnet (48) an der dem auf Magnetfeld anspre­ chenden Element (40) gegenüberliegenden Oberfläche der Schichten (34) angebracht und von diesen Flächen isoliert ist.

10. Pack nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Schutzschicht (64) aus einem isolierenden Material das auf Magnetfeld ansprechende Element (40), die eine Fläche der Schichten (34) und die Seitenflächen des Per­ manentmagneten (48) überdeckt.

11. Pack nach Anspruch 3, bei dem die Schichten (34) und die Anschlußfahnen (38) aus relativ steifem ferromagneti­ schem Material gebildet sind.

12. Pack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußfahnen (238) von den jeweiligen Schichten (234) im wesentlichen parallel zu den gegenüberliegenden Kanten (236) der Schichten (234) abstehen.

13. Pack nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß weiter ein Permanentmagnet (48) an der dem auf Magnet­ feld ansprechenden Element (40) gegenüberliegenden Ober­ fläche der Schichten (234) angebracht und von ihnen iso­ liert ist.

14. Pack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Schutzschicht aus einem isolierenden Mate­ rial das auf Magnetfeld ansprechende Element (40), die Schichten (234) und die Seitenflächen des Permanentmagne­ ten (48) überdeckt.

15. Pack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußfahnen (238; 80, 82, 84) von ihren jeweiligen Schichten (134; 234; 66, 68, 70) im wesentlichen paral­ lel zu den gegenüberliegenden Kanten (136; 236; 72, 74, 76) der Schichten (134; 234; 66, 68, 70) abstehen.

16. Pack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Magnetfeld ansprechende Element (40, 86) nur an einer Schicht (134; 68) angebracht ist.

17. Pack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es drei parallele planare Schichten (66, 68, 70) umfaßt, wobei die Zwischenschicht (68) einander gegenüberliegen­ de Kanten (72) jeweils mit engem Abstand von einer Kante (74, 76) einer getrennten anderen Schicht (66, 70) be­ sitzt, so daß enge Spalte (78) zwischen den Schichten (66, 68, 70) gebildet werden, daß das auf Magnetfeld an­ sprechende Element (86) drei Kontakte (88) besitzt und jeder Kontakt (88) elektrisch mit einer anderen Schicht (66, 68, 70) verbunden ist.

18. Pack nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Magnetfeld ansprechende Element (66) an der zwischen­ liegenden Schicht (68) angebracht ist.

19. Pack nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahne (82) der zwischenliegenden Schicht (68) in einer Richtung davon absteht und die Anschlußfahnen (80, 84) der anderen Schichten (66, 70) in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung abstehen, in der die Anschluß­ fahne (82) der zwischenliegenden Schicht (68) absteht.

20. Pack nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß weiter ein Permanentmagnet an den dem auf Magnetfeld an­ sprechende Element (86) gegenüberliegenden Flächen der Schichten (66, 68, 70) befestigt ist.

21. Pack nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Schutzschicht das auf Magnetfeld ansprechen­ de Element (86) und die Schichten (66, 68, 70) über­ deckt.

22. Magnetoresistor-Magnetkreis, der einen Anreger mit durch Schlitze auf Abstand gehaltenen Zähnen und ein Magnetore­ sistor-Fühlerpack aufweist mit einem über dem Anreger an­ gebrachten Magnetoresistor-Element, wobei der Anreger quer zum Magnetoresistor-Element bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetoresistor-Fühlerpack ein Pack (32; 132; 232; 64′) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ist.

23. Magnetoresistor-Magnetkreis nach Anspruch 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Magnetoresistor-Fühlerpack über dem Anreger (26) angebracht ist, wobei das Magnetoresi­ stor-Element (40) dem Anreger (26) zugewendet ist und der Spalt (37, 237) zwischen den Schichten (34; 234) sich längs der Bewegungsrichtung (50) des Anregers (26) erstreckt.

24. Leitrahmen zur Erzeugung eines Packs für ein auf Magnet­ feld ansprechendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitrahmen (52) umfaßt einen länglichen Streifen aus Ferromagnet-Mate­ rial mit parallelen Abstand voneinander aufweisenden Sei­ tenstreifen (54), mit einer Vielzahl von rechteckigen Be­ reichen (56), die in Abstandsbeziehung zueinander zwi­ schen den Seitenstreifen (54) und parallel zu diesen an­ geordnet sind, sich zwischen den rechteckigen Bereichen (56) und den Seitenstreifen (54) erstreckenden Verbin­ dungsstreifen (60) und einem engen, sich parallel zu den Seitenstreifen (54) erstreckenden Schlitz (62) in jedem rechteckigen Bereich.

25. Leitrahmen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzliche Verbindungsstreifen (58) umfaßt, die sich zwischen benachbarten rechteckigen Bereichen (56) er­ strecken, wobei die Schlitze (62) in die zusätzlichen Verbindungsstreifen (58) hineinreichen.

26. Leitrahmen zum Herstellen eines Packs für ein auf Magnet­ feld ansprechendes Element nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitrahmen (92) umfaßt einen länglichen flachen Streifen aus einem Ferro­ magnet-Material mit voneinander einen Abstand aufweisen­ den parallelen Seitenstreifen (94, 96) und einer Viel­ zahl von Gruppen aus drei mit Abstand voneinander verse­ henen parallelen Streifen (98, 100, 102), die sich zwi­ schen den Seitenstreifen (94, 96) erstrecken und mit ihnen verbunden sind, wobei der zwischenliegende Strei­ fen (100) jeder Gruppe einander gegenüberliegende Kanten (72) besitzt, die in enger Abstandsbeziehung zu einer be­ nachbarten Kante (74, 76) der beiden anderen Streifen (98, 102) der Gruppe sind, um so enge Spalte (78) zwi­ schen den Streifen (98, 100, 102) zu bilden.

27. Leitrahmen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (98, 100, 102) jeder Gruppe ein direkt mit einem der Seitenstreifen (94, 96) verbundenes Ende und einen schmalen Verbindungsstreifen (104) besitzt, der das andere Ende des Streifens mit dem anderen Seiten­ streifen (94, 96) verbindet.

28. Leitrahmen nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Verbindungsstreifen (106) die äußeren Strei­ fen (98, 102) jeder Gruppe mit einem äußeren Streifen (98, 102) einer benachbarten Gruppe verbinden.