DE69933440T2 - Digitaler magnetischer signalkoppler - Google Patents

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M. Theodore Eden Prairie HERMANN
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ferromagnetische Dünnfilmanordnungen, die relativ große magnetwiderstandsbeständige Kenndaten aufweisen und im Besonderen auf solche Anordnungen, die verwendet werden, um digitale Signale aus einer Quelle magnetisch in einen entkoppelten Empfänger einzukoppeln.
  • Viele Arten von elektronischen Systemen machen Gebrauch von magnetischen Anordnungen, die sowohl digitale Anordnungen, wie zum Beispiel Datenspeicher, als auch analoge Anordnungen, wie zum Beispiel Feldsensoren umfassen. Magnetometer und andere magnetische Sensoranordnungen werden weit gehend in vielen Arten von Anordnungen einschließlich magnetischer Plattenspeicher und Magnetbandspeicheranordnungen unterschiedlicher Arten verwendet. Solche Anordnungen stellen Ausgangssignale zur Verfügung, die das durch diese Anordnungen in einer Vielfalt von Situationen abgetastete Magnetfeld darstellen.
  • Eine Verwendung für solche Magnetfeldsensoren ist das Abtasten von durch elektrische Ströme in einem Leiter erzeugten Magnetfeldern als Grundlage dafür, auf die Eigenschaft eines solchen Stroms zu schließen, der diese Felder zur Folge hat. Während dies bereits lange Zeit für Magnetfelder durchgeführt wurde, die durch beträchtliche Ströme erzeugt wurden, wird es zunehmend schwieriger, ein solches Abtasten für Ströme in niedrigeren Bereichen auszuführen, die relativ kleine Ströme umfassen. Der Bedarf danach, Felder in Folge solch kleiner Ströme abzutasten, ergibt sich zum Beispiel in Situationen, in denen die Ströme, die die zu messenden Felder erzeugen, lediglich als Basis dafür zur Verfügung gestellt werden, Signalinformation zu übermitteln, anstatt für die Übertragung einer wesentlichen elektrischen Energie.
  • Solch eine Situation tritt in vielen medizinischen Anordnungen, Geräteausstattungsanordnungen und Steuerungsanordnungen auf, in denen sich oft eine Notwendigkeit dazu ergibt, Signale von einer externen Quelle oder von einem Teilbereich der Anordnung über Signalverbin dungsleitungen an andere Teilbereiche der Anordnung zu übermitteln. Oft müssen die Leiter, die Signalströme für solche Zwecke führen, elektrisch vom dem Teilbereich der Anordnung entkoppelt werden, der die Sensoranordnung für diese Signale enthält, um die entstehenden Magnetfelder zu messen. Als Beispiel kann eine lange Stromschleife, die Signalinformationen im Schleifenstrom führt, durch einen Blitz oder statische Elektrizitätsentladungen verglichen mit Masse großen elektrischen Spannungspotentialen unterworfen werden, die sich auf dieser ausbilden. Solche Potentiale müssen in vielen Fällen von den das Signal abtastenden und empfangenden Schaltkreisen abgehalten werden, um Schaden an diesen zu vermeiden, obwohl diese Schaltkreise immer noch dazu in der Lage sein müssen, die im Schleifenstrom enthaltene Signalinformation zu erfassen.
  • Signalentkoppler werden für diese Zwecke vorzugsweise oft aus Gründen von Kosten, Einfachheit und Leistungsfähigkeit der Anordnung in monolithischen integrierten elektronischen Schaltungen ausgeformt. In einer solchen Anordnung werden ein oder mehrere Festkörpermagnetfeldsensoren verwendet, um die von den Strömen erzeugten Magnetfelder abzutasten, die die Signale enthalten. Eine Art von Magnetfeldsensor, der in dieser Situation benutzt worden ist, ist ein Hall-Effekt-Sensor. Solche Anordnungen sind oft wegen der eingeschränkten Empfindlichkeit, die sie in Bezug auf Magnetfelder zeigen, nicht zufrieden stellend für die Abtastung von Magnetfeldern, die auf Grund kleiner Ströme erzeugt werden.
  • Weiterhin ergibt sich in solchen Anordnungen oft einen Mangel an zufriedenstellender Abhilfe oder ergänzenden Maßnahmen dafür, die eingeschränkte Empfindlichkeit von Hall-Effekt-Sensoren zu verbessern. Es ist schwierig, die Verwendung von Feldkonzentratoren in einer monolithischen integrierten Schaltung zur Verfügung zu stellen, die eine Hall Anordnung enthält, weil die magnetisch empfindlichen Achse dieser Anordnung senkrechte zu den Richtungen verläuft, in denen sich die Hall Anordnung in der monolithisch integrierten Schaltung über das Substrat erstreckt, das diese Anordnung trägt, das heißt die Achse der Empfindlichkeit der Anordnung verläuft parallel zu der Dicke der Anordnung anstatt zu der Breite oder der Länge davon. Außerdem steht die von Hall Anordnungen bezüglich der durch diese gemessenen Magnetfelder zur Verfügung gestellte Information in Form einer elektrischen Spannung zur Verfügung, was die Verwendung von solchen Anordnungen in Brückenschaltungen einschränkt, die ansonsten verwendet werden könnten für Zwecke, das Ausgangssignal zu verstärken, das die Signalinformation des Stroms zur Verfügung stellt.
  • Eine andere Möglichkeit zur Signaltrennung in entweder hybriden integrierten Schaltungen oder monolithischen integrierten Schaltungen ist die Verwendung einer Lichtquelle, deren elektromagnetische Strahlungsintensitäten von aus einer Signalquelle herrührenden Signalströmen gesteuert werden. Solch eine Lichtquelle ist elektrisch von einem in der integrierten Schaltung zur Verfügung gestellten Lichtdetektor entkoppelt, der dazu verwendet wird, um auf die Eigenschaft der Signalströme des Lichts zu schließen, das an diesen gesendet und von diesem empfangen wird. Schwierige Technologie und ökonomische Probleme machen dies zu einer unbefriedigenden Lösung, wie dies auch verschiedene alternative, auf Kapazitäten basierte Lösungen auf Grund derselben Arten von Problemen sind.
  • Eine weitere Möglichkeit ist unter diesen Umständen für die Signaltrennung in sowohl hybriden integrierten Schaltungen als auch monolithischen integrierten Schaltungen aufgetaucht, die einen Strombestimmer einbeziehen, der einen Eingangsleiter, typischerweise in einer gewendelten Konfiguration, und einen Stromsensor umfasst, die beide benachbart zu einander von einander getrennt auf einem Substrat gelagert sind, so dass sie elektrisch getrennt sind, wobei aber der Stromsensor in jenen Magnetfeldern platziert ist, die sich aus beliebigen Eingangsströmen in dem Eingangsleiter ergeben. Ein solcher entkoppelter Stromsignalbestimmer stellt eine attraktive Anordnung für diese Zwecke dar, da er sowohl im Betrieb schnell und in den Kosten wirtschaftlich ist, und ist in dem US Patent 5,831,426 von W. C. Schwarz und T. M. Hermann mit dem Titel Magnetic Current Sensor offenbart worden, das demselben Begünstigten zugeteilt wurde.
  • In der jüngeren Vergangenheit ist entdeckt worden, dass das Bereitstellen solcher Stromsensoren in der Form einer dünnen Zwischenschicht aus einem elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen trennenden Material, das zwei hauptsächliche Oberflächen aufweist, wobei auf jeder von diesen ein anisotroper ferromagnetischer Dünnfilm angeordnet ist, zu einer „sehr großen magnetwiderstandsbeständigen Wirkung" in dem Sensor führt, wenn die Dicke der ferromagnetischen Dünnfilme und der Zwischenschichten in einer solchen „Sandwich" Anordnung ausreichend klein gemacht wurde. Diese Wirkung kann verbessert werden durch Ausformen von solchen Sensoren mit zusätzlichen abwechselnden dieser ferromagnetischer Folien und Zwischenschichten, um Supergitter auszuformen. Die resultierende verbesserte „sehr große magnetwiderstandsbeständige Wirkung" kann ein magnetwiderstandsbeständiges Verhalten ergeben, das in einem Bereich von bis zu einer Größenordnung größer sein kann, als das auf Grund des gut bekannten anisotropen magnetwiderstandsbeständigen Verhaltens. Sensoren, die ähnlich sind zu denen, die hierin für das Abtasten von Magnetfeldern außerhalb der monolithischen integrierten Anordnungen beschrieben sind und die solche Sensoren enthalten, sind in dem U.S. Patent 5,617,071, erteilt an J. M. Daughton mit dem Titel "Magnetoresistive Structure Comprising Ferromagnetic Thin Films Having Magnetic Concentrator and Shielding Permeable Masses" beschrieben und in einer früher eingereichten, ebenfalls anhängigen Anmeldung von J. M. Daughton mit dem Titel "Magnetic Structure with Stratified Layers", die die Seriennummer EP0710390A aufweist und die beide dem gleichen Antragsteller wie dem der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind.
  • Solch ein entkoppelter Stromsignalbestimmer kann verwendet werden, um die in einem Eingangsleiter zur Verfügung gestellten Eingangssignale von digitalen Daten auf einen von dem Eingangsleiter entkoppelten Empfänger zu koppeln, wobei die Eingangssignale dann im Wesentlichen in einer Empfängerschaltung repliziert werden, um Abbildungen von diesen Eingangssignalen am Ausgang des Empfängers zur Verfügung zu stellen. Dies stellt oft eine zufrieden stellende Anordnung dazu dar, die Eingangssignale von digitalen Daten in eine Anordnung einzukoppeln, die von der Quelle der Eingangssignale entkoppelt ist, jedoch wird in einigen Situationen zu viel Leistung verbraucht, um diese Eingangssignale zur Verfügung zu stellen. In anderen Situationen ist eine höhere elektrische Durchbruchspannung erforderlich, um die Signaltrennung zur Verfügung zu stellen, als bisher verfügbar gewesen ist. Daher gibt es einen Bedarf für eine Signaltrennungsanordnung, die eine relativ hohe Empfindlichkeit, eine relativ hohe Leistungseffizienz und ein Standhalten gegenüber relativ hohen e lektrischen Spannung oder eine Kombination davon aufweist, und die zu vernünftigen ökonomischen Kosten gefertigt werden kann.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Strombestimmer zur Verfügung, der einen Ausgang aufweist, an dem Verkörperungen von Eingangsströmen zur Verfügung gestellt werden, die aus einer Quelle bereitgestellt werden, wobei der Strombestimmer einen Eingangsleiter und einem ersten Stromsensor umfasst, die beide benachbart und getrennt von einander auf einem Substrat angebracht sind, so dass sie elektrisch entkoppelt sind, wobei der erste Stromsensor in jenen Magnetfeldern positioniert ist, die sich aus beliebigen Eingangsströmen ergeben. Der erste Stromsensor ist aus einer Vielzahl von magnetwiderstandsbeständigen, anisotropen, ferromagnetischen Dünnfilmschichten ausgeformt, von denen mindestens zwei durch eine zwischen diesen angeordnete nichtmagnetische Schicht von einander getrennt sind, wobei eine der besagten zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten eine Magnetisierung aufweist, die im Wesentlichen in einer ausgewählten Richtung aufrecht erhalten wird trotz der Magnetfelder, die sich aus besagten Eingangsströmen ergeben, die eine Umkehrungen der Richtung der Magnetisierung von der verbleibenden von diesen zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten verursachen. Dieser erste Stromsensor ist von dem Eingangsleiter mindestens zum Teil durch ein polymeres elektrisches Isoliermaterial getrennt, und der Eingangsleiter kann auf einem mechanisch steifen Sockel auf diesem Material zur Verfügung gestellt werden und kann zwischen dem ersten Stromsensor und dem Eingangsleiter mit einem elektrischen Feldunterbrecher ausgestattet werden, der ein solches Material trägt.
  • Der erste Stromsensor erstreckt sich in erster Linie entlang einer ersten Richtung über das Substrat, und der Eingangsleiter erstreckt sich in erster Linie entlang einer zweiten Richtung über das Substrat, die ungefähr orthogonal zur ersten Richtung oder in einem etwas größeren Winkel dazu verlaufen kann. Es kann dabei eine Schicht aus einem Material verwendet werden, das eine wesentliche magnetische Permeabilität aufweist und das sowohl nahe dem Eingangsleiter als auch dem ersten Stromsensor positioniert wird, um als ein Magnetfeldkonzentrator und als eine Abschirmung gegen unerwünschte externe Magnetfelder zu dienen. Mehr als eine solche permeable Materialschicht kann sowohl nahe zu dem Eingangsleiter als auch zu einem Teilbereich des ersten Stromsensors platziert werden, wenn der Stromsensor aus mehr als einer Teilanordnung, wie zum Beispiel einer Implementierung eine Brückenschaltung ausgeformt wird.
  • Dieser Sensor kann elektrisch mit anderen elektronischen Schaltungen verbunden werden, die auf dem Substrat als monolithische integrierte Schaltungschips ausgeformt zur Verfügung gestellt werden und die eine gemeinsame elektrische Spannungsreferenz teilen. Zwei solche monolithische integrierte Schaltungschips können in einem gemeinsamen Gehäuse zur Verfügung gestellt werden, um eine Signalübertragung im Duplexbetrieb zur Verfügung zu stellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1A and 1B stellen eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer Anordnung einer monolithischen integrierten Schaltung dar, die die vorliegende Erfindung verkörpert,
  • die 2A, 2B, 2C, 2CC, 2CCC and 2D stellen Abbildungen von Schichten von Teilbereichen der in 1 gezeigten Anordnung dar,
  • 3 zeigt eine Ausprägung einer Anordnung wie der in den 1 und 2 dargestellten,
  • 4A zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Schaltung, und die 4B und 4C zeigen dazu zugehörige Wellenformen,
  • 5 zeigt das Abbild eines Gehäuses für monolithische integrierte Schaltungschips, die die vorliegende Erfindung verkörpern,
  • 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer alternativen monolithischen integrierten Schaltungsanordnung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
  • 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren alternativen monolithischen integrierten Schaltungsanordnung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Magnetfeldsensor mit einer grundlegenden „Sandwich" Anordnung weist einen elektrische Sensorwiderstand in Abhängigkeit von dem an gewandten externen Feld für ein externes Magnetfeld auf, das angewandt wird in einer Richtung senkrecht zu seiner Easy Axis, die im Allgemeinen in seinem Graphen aus einem kartesischen Koordinatensystem des Widerstands in Abhängigkeit von der Feldstärke als eine waagerechte Linie beim Minimum des Widerstandswerts des Sensors erscheint, mit Ausnahme einer Abweichung darin hin zu größeren Widerstandswerten, die bei oder nahe zu dem Nullwert des angewandten magnetischen Feldes liegt. Diese Auslenkung erscheint typischerweise als eine mehr oder weniger gleichschenkelige dreieckförmige Zunahme zu einem Spitzenwert des Sensorwiderstands gefolgt von einer Abnahme zum Minimum des Sensorwiderstands, oder sie kann sich als ein dreieckigförmiger An- und Abstieg zu und von höheren Widerstandswerten darstellen, außer einem Plateau am oberen Ende des Maximums des Sensorwiderstandswerts. Auf diese Weise resultiert das Auftragen von Kenndaten, die davon herrühren, dass externe Magnetfelder in beiden zur Easy Axis des Sensors senkrechten Richtungen angewendet werden, wenn diese in demselben Graphen aufgetragen werden in einem Paar von überlappenden, dreieckigen Verläufen, die ungefähr bei dem Nullwert des extern angewandten Feldes zentriert sind und die den Stromsensorwiderstand der grundlegenden „Sandwich" Anordnung in Abhängigkeit von der externen Feldcharakteristik angeben.
  • Solch eine Kennlinie weist keine scharfen Schaltschwellen auf und erfordert daher, dass solche Schwellen in der anschließenden elektronischen Schaltung zur Verfügung gestellt werden. In kleiner dimensionierten Sensoren, in denen die Entmagnetisierung in den magnetischen Schichten des Sensors relativ gesehen bedeutsamer ist, verschiebt sich die dreieckiger Form so, dass eine Seite sehr viel paralleler zur Widerstandssachse des Graphen verläuft, wodurch sich ergibt, dass magnetische Schaltschwellen in dem Stromsensor selbst zur Verfügung gestellt werden. Auch ist die weiter oben für den Feldsensor der grundlegenden „Sandwich" Anordnung beschriebene doppelte Dreieckskennlinie auf beiden Seiten des Nullwertes von extern angewandten Feldern symmetrisch.
  • Daher muss eine Art von Vorspannung, wie zum Beispiel ein magnetisches Vorspannungsfeld für solche in Brückenschaltungen für Sensoren verschaltete Feldsensoren bereitgestellt werden, um für ein Paar dieser Sensoren vorzugeben, dass sie auf einer Seite ihrer dreiecki gen Kennlinien arbeiten und für das andere Paar vorzugeben, dass es auf der anderen Dreieckseite der dreieckigen Kennlinien arbeitet, wenn die Richtungen des Feldes unterscheidbar sein sollen. Diese vom Vorspannungsfeld eingebrachte Asymmetrie macht es möglich, dass die zwei Paare dieser Sensoren in solchen Schaltungen in der Gegenwart eines extern angewandten Feldes ihre elektrischen Widerstände in entgegen gesetzten Richtungen ändern, um so das Ausgangssignal einer Brückenschaltung verfügbar zu machen. Solch eine Erfordernis für ein Vorspannungsfeld beschränkt auch die Größenordnungen von extern angelegten und abzutastenden Feldern für einen korrekten Betrieb darauf, weniger als die Größenordnung des Vorspannungsfeldes zu betragen. Alternativ dazu könnte eine Stromvorspannung in dem Eingangsleiter eingeführt werden, in dem Signalströme Magnetfelder erzeugen, die von Stromsensoren in einer Brückenschaltung abzutasten sind, um einen Referenzpunkt festzulegen in Bezug auf die Änderungen der Eingangsströme, die in entsprechen Änderungen des Ausgangssignals resultieren. Eine weitere Alternative stellt es dar, einfach einen Absolutwertsensor für das Feld zur Verfügung zu stellen.
  • Eine „Sandwich" Anordnung mit einer „pinned" Schicht wird durch eine „Spin Valve" Anordnung zur Verfügung gestellt, in der eine magnetische Schicht in einer „Sandwich" Anordnung ihre Magnetisierung trotz bedeutsamer angelegter externer Magnetfelder fest in einer gewählten Richtung aufrecht erhält, während die andere magnetische Schicht ziemlich frei darin ist, dass sich ihre Magnetisierung als Reaktion auf solche angelegten externen Magnetfelder dreht. Diese Anordnung resultiert in einem elektrischen Sensorwiderstand in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld, der charakteristisch ist für ein externes Magnetfeld, das in beiden Richtungen senkrecht zur Easy Axis des Sensors angelegt wird und das im Allgemeinen ausgeformt erscheint wie eine herkömmliche magnetische Hysteresekurve, zentriert um den Nullwert eines angewandten Feldes. Dieser Hysteresekennlinie des elektrischen Widerstands der Anordnung in Abhängigkeit von dem externen angewandten Feld, dargestellt in einem Widerstand über Feld Graphen mit kartesischem Koordinatensystem, weist zwei mehr oder weniger parallele Seiten auf, die ungefähr über dem Nullwert des externen angewandten Feldes zentriert sind, jede mit einer wesentlichen Richtungskomponente, die parallel zu der Widerstandsachse ver läuft. Diese Seiten erstrecken sich zwischen einem oberen Sättigungswert beim Maximalwert des Widerstands des Sensors und einem unteren Sättigungswert beim Minimalwert des Widerstands des Sensors, so dass diese Seiten magnetische Schaltschwellen darstellen, die zu asymmetrischen Widerstandswerten der Sättigung auf den gegenüberliegenden Seiten des Nullwerts von extern angewandten Magnetfeldern führen.
  • Wegen dieser Asymmetrie der Kennlinie des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld im Sensor, das heißt dem oberen Sättigungswert beim Maximalwert des Widerstands des Sensors auf einer Seite des Nullwerts der extern angewandten Magnetfelder und dem unteren Sättigungswert beim Minimalwert des Widerstands des Sensors auf der anderen, ist in Brückenschaltungen für solche Sensoren kein magnetisches Vorspannungsfeld oder Vorspannungsstrom erforderlich. Änderungen in der Polarität des Eingangsstroms im Eingangsleiter führen direkt zu Änderungen in der Polarität des Ausgangssignals der Brücke.
  • Für diejenige magnetische Schicht in der „pinned" Schicht „Sandwich" Anordnung, die eine relativ frei ausrichtbare Magnetisierung aufweist, ist, wie aufgezeigt, beabsichtigt, dass sie magnetisch mehr oder weniger unabhängig ist von derjenigen magnetischen Schicht darin, die eine feste Ausrichtung der Magnetisierung aufweist. Die nichtmagnetische leitende Schicht wird relativ dick gewählt, so dass es eine relativ geringe Austauschkopplung zwischen den zwei magnetischen Schichten in dieser Anordnung gibt, und es auch eine relativ geringe magnetostatische Verbindung dazwischen gibt. Obwohl diese Kenndaten auch für eine grundsätzliche „Sandwich" Anordnung gegeben sein können, stellen sie keine Asymmetrie in dem elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld zur Verfügung, das für solche Anordnungen charakteristisch ist.
  • Wenn man daher zu einer „Spin Valve" Anordnung für den Stromsensor in dem Signalentkoppler übergeht, vermeidet man die Notwendigkeit jeglicher Vorspannungsanordnung. Weiterhin kann das in einer Brücke entstehende bipolare Ausgangssignal verwendet werden, um ein Verdoppelung des Größenordnungsbereichs des Ausgangssignals als Reaktion auf ein Eingangssignal aus digitalen Datenpulsen zur Verfügung zu stellen.
  • Außerdem dient das Vorhandensein einer wirksamen Hysterese mit Schaltwerten in Folge des Widerstands des Stromsensors in Abhängigkeit von dem angewandten externen Magnetfeld, das für die „Spin Valve" Anordnung charakteristisch ist, wirksam dazu, elektrisches Rauschen herauszufiltern, das die digitalen Datenstromimpulse in dem Eingangssignal begleitet, das dem Eingangsleiter des Signalisolators oder der Leiterspule zur Verfügung gestellt wird. Dies rührt daher, weil das Umschalten der freien magnetischen Schicht in der Stromsensor „Spin Valve" Anordnung, sobald es auftritt, nicht von solchem Rauschen rückgängig gemacht wird, da diese Hysterese, um die Magnetisierungsrichtung dieser freien Schicht wieder zu ändern, einen wesentlich anderen Eingangsleiterstromwert erfordert, als den Wert, der zuvor diese Richtung geschaltet hat. Daher ist das Ausgangssignal des Stromsensors ein „squared up" Signal, das relativ geringe Abweichungen von den Größenordnungen der darin erwarteten normalen Logikwerte aufweist im Vergleich zu dem Eingangssignal der digitalen Daten, das auf den Eingangsleiter angewendet wird.
  • Natürlich kann die maximale Signalleistung aus dem Eingangssignal der digitalen Daten extrahiert werden, das dem Eingangsleiter des Entkopplers oder der Leiterspule zugeführt wird, in dem gewählt wird, dass dieser Eingangsleiter eine effektive Impedanz aufweist, die an die charakteristische Impedanz der damit verbundenen Eingangsübertragungsleitung angepasst ist. Auf diese Weise können die Anzahl der Windungen in der Eingangsleiterspule, die Länge und der Widerstand der einzelnen Schleifen in der Spule eingestellt werden, damit ihre charakteristische Impedanz eng zu der von der eingehenden Übertragungsleitung passt, obwohl in einigen Situationen diese Einstellungen durch die Verwendung von weiteren Anordnungen damit ergänzt werden müssen, um solch eine Übereinstimmung zur Verfügung zu stellen.
  • Die digitalen Datenstromimpulse, die im Eingangsleiter oder der Leiterspule nach der Übertragung zu diesen über einer Übertragungsleitung auftreten, weisen natürlich eine ausreichende Größenordnung des Stroms auf, um die notwendigen Magnetfelder so zur Verfügung zu stellen, dass die Größenordnungen der Sättigung der Magnetisierung des „Spin Valve" Stromsensors erreicht werden. Auf diese Weise kann ein großes Maß an elektrischer Leistung durch die Übertragung solcher Eingangsströme digitaler Daten von Logikwertpulssignalen über längere Übertragungsleitungen abgebaut werden. Solche Leistungsanforderungen können weiterhin wesentlich reduziert werden, in dem an Stelle von Impulsen, die durch Aufrecht erhalten einer im Wesentlichen konstanten Stromgrößenordnung der Logikwerte über die gesamte Periode der Pulsrate ein binäres Bit darstellen, einfach ein impulsähnlicher Stromfluss am Anfang einer solchen Impulsratenperiode, in der ein solcher Logikwertimpuls auftritt, zur Verfügung gestellt wird. Das heißt, ein sehr kurzer Anfangsimpuls in einer Impulsratenperiode kann die Stelle eines digitalen Datenstromimpulses einnehmen, der die ganze Impulsratenperiode andauert, um dadurch die damit verbundene elektrische Leistung wesentlich zu reduzieren. Die Minimaldauer des impulsähnlichen Stromimpulses muss die Anstiegszeit der Änderung der Magnetisierungsorientierung im „Spin Valve" Stromsensor zur Schaltschwelle übersteigen, so wie diese erhöht wurde durch die zusätzliche Last von irgendwelchen parasitären Schaltungskomponenten bei der Übertragung eines Eingangsleiterimpulses, damit daraus ein entsprechender Ausgangssignalimpuls des Stromsensors wird.
  • Auch wird es der Anwender des Signalentkopplers in vielen Situationen wünschen, nur typische Logiksignale zur Verfügung zu stellen, die, in welcher Logiksystemtechnologie auch immer die der Benutzer bei der Quelle der Erzeugung des Logiksignals verwendet, erzeugt worden sind, um die Basis dafür zur Verfügung zu stellen, digitale Daten über die Übertragungsleitung zu übertragen, die mit dem Eingang des Signalentkopplers verbunden ist. Das heißt, die Signalquelle kann zum Beispiel eine mit Hilfe komplementärer Metalloxidhalbleiter-(Complementary Metal Oxide Semiconductor – CMOS) Technik hergestellte monolithische integrierte Schaltung sein, um zu der integrierten Schaltung zu führen, die an ihrem Ausgang Größenordnungen logischer elektrischer Spannungswerte von digitalen logischen Schaltungen zur Verfügung stellt, die dieser Technologie innewohnen. Da solche Logiksignale typischerweise keinen ausreichenden Strom oder keine ausreichende Leistung aufweisen, um den Eingangsleiter oder die Leiterspule eines Signalentkopplers zu betreiben, muss eine Schaltung vor diesem Eingangsleiter zur Verfügung gestellt werden, um die Größenordnungen der elektrischen Spannungen der Logikwerte in einer bestimmten monolithisch integrierten Schaltungstechnologie umzuwandeln in Größenordnungen von Strömen, die ausreichen um den Eingangsleiter zu betreiben.
  • Daher wird es dienlich sein, einen Eingangssignalkonverter am Eingang eines Signalentkopplers für beide dieser Zwecke zur Verfügung zu stellen. Solch ein Konverter wird benutzt, um Impulse aus Logikwerten mit Standardgrößenordnungen der elektrischen Spannung für einige bestimmte Signalquellentechnologien am Anfang von Impulsratenperioden in impulsähnliche Stromimpulse umzuwandeln, um den Eingangsleiter oder die Leiterspule des Signalentkopplers zu betreiben. Dies befreit einen Benutzer des Signalentkopplers von jedem Grund, die üblichen Ausgangssignale der digitale Logik aus der Signalquelle des Benutzers auf irgendeine Weise zu ändern, um den Bedarf dieses Entkopplers zu decken, und befreit diesen Benutzer davon, dass er die von dem Signalentkoppler zum Betrieb benötigte Leistung zur Verfügung stellen muss. Wiederum kann der Eingang dieses Konverters eingestellt werden, um seine charakteristische Impedanz eng zu der von der eingehenden Übertragungsleitung anzupassen, einschließlich der Verwendung von bestimmten Schaltungsanordnungen zusammen damit, um solch eine Anpassung zur Verfügung zu stellen.
  • Die Sequenzen aus digitalen Datenlogikwertimpulsen können in entsprechende impulsähnlich Stromverläufe umgewandelt werden, in dem diese Sequenzen aus digitalen Datenlogikwertimpulsen an einen analogen Differenzierer übertragen werden, so dass entsprechende impulsähnlich elektrische Spannungsverläufe entgegen gesetzter Polarität sowohl für die vordere Flanke als auch für die abfallende Flanke von jedem solchen Impuls am Ausgang des Differenzierers auftreten. Jedoch ist eine solche Differenzierung von einem Signal von Natur aus ein Prozess der Rauschen erzeugt, wobei dieses Rauschen typischerweise in der Größenordnung zunimmt, wenn die Impulsrate ansteigt. Daher nähert das Ersetzen eines Impulses sehr kurzen Dauer oder eines impulsähnlichen Stromverlaufes an den vorderen und abfallenden Flanken von jedem digitalen Datenlogikwertimpuls den Differenzierungsprozess an, ohne ein solch großes Maß an unerwünschtem elektrischem Rauschen zu erzeugen.
  • Wiederum muss die minimale Impulsbreite für diese sehr kurzen Stromimpulse die Anstiegzeit der Magnetisierungsausrichtung des „Spin Valve" Stromsensors auf seinen Schwellenwert der Drehung übersteigen, in dem Maße wie dieser um jeden mit der Anordnung der Schaltung verbundenen parasitären Störeffekt erhöht ist. Typischerweise erfordert ein sicheres Schalten mit solchen Stromimpulsen kurzer Dauer oder solchen Verläufen, dass die Impulsamplitude deutlich über jener liegt, die notwendig ist, um Magnetfelder zur Verfügung zu stellen, die gerade die Größenordnung der Sättigungsmagnetisierung des „Spin Valve" Stromsensors erreichen. Dennoch ergibt sich wegen der Kürze der Dauer der Stromverläufe eine Abnahme der umgewandelten elektrischen Leistung.
  • Nach eine solchen Erzeugung von Stromverläufen im Eingangsleiter oder dem gewendelten Leiter des Signalentkopplers wird das Wiederherstellen der entsprechenden digitalen Daten des entkoppelten Stromsensors zum Teilbereich zumindest von der Eigenschaft des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von der angewandten externen Magnetfeldcharakteristik dieses Stromsensors bestimmt. Wie weiter oben aufgezeigt, erscheint diese Charakteristik für eine auf einem „Spin Valve" basierte „Sandwich" Anordnung als eine Hystereseschleife, die ungefähr um einen Wert von Null eines externen angewandten Feldes zentriert ist und mehr oder weniger parallele Seiten aufweist, die typischerweise magnetische die Sättigung oder Schaltschwellen darstellen, die sich zwischen dem Minimum des Widerstandswerts des Sensors und dem Maximum des Widerstandswerts des Sensors erstrecken, wobei diese Seiten eine wesentlich Richtungskomponente parallel zu der Widerstandsachse aufweisen. Der Stromsensor kann in den einen oder den anderen dieser Extremzustände des Widerstandswerts versetzt werden durch Anwenden von externen Magnetfeldern, die Größenordnungen aufweisen, die die Größenordnungen der magnetischen Sättigung oder der Schaltschwellenwerte übersteigen.
  • Wenn die für die Hysterese charakteristischen parallelen Seiten auch relativ kleine Richtungskomponenten aufweisen, die parallel zur Widerstandsachse des Graphen verlaufen, erscheint die Hauptrichtung der Hystereseschleife zwischen den minimalen und maximalen Werten des Widerstands in Bezug auf die Achse der Widerstandswerte als schräg verlaufend. Als Ergebnis wird der Widerstandswert für den Stromsensor nach dem Entfernen eines angewandten externen Felds entweder bedeutend weniger als der Maximalwert des Widerstands für den Stromsensor oder bedeutend mehr als der Minimalwert des Widerstands für diesen Stromsensor betragen.
  • Unter diesen Umständen muss ein Datensignalspeicher über das Ausgangssignal des Stromsensors verwendet werden, um einen „Datenspeicher" zur Verfügung zu stellen, das heißt, um die Information bezüglich der zuletzt im Stromsensor in Folge des Auftretens von einem kurzzeitigen Stromimpuls im Eingangsleiter aufgetretenen extremen Zustände der Widerstandswerte aufzubewahren. Das heißt, das Auftreten von einem maximalen Widerstandszustandswert oder einem minimalen Widerstandszustandswert im Stromsensor, entsprechend den größten Ausgangsspannungssignalen des Stromsensors als Reaktion auf einen wahrgenommenen Strom oder einen die Brücke betreibenden und durch diese zur Verfügung gestellten Strom bewirkt, dass der Datensignalspeicher in den einen oder den anderen seiner Logikzustände übergeht. Dieser Logikzustand im Signalspeicher stellt auf diese Weise die Information dar bezüglich dessen, welcher extreme Widerstandswert zuletzt im Stromsensor aufgetreten ist, wobei diese Information anderweitig verloren gehen könnte, weil der endgültige Widerstandswerts des Stromsensors, nachdem er in solch einem Zustand war, relativ ähnlich ist, wenn das über den Eingangsleiter erzeugte Magnetfeld, nachdem der Sensor in einem der beiden extremen Widerstandszustände gewesen ist, auf Null gegangen ist. Diese Ähnlichkeit des endgültigen Widerstandswerts des Sensors beim Entfernen eines wesentlichen externen Magnetfelds, das solch einem Feld folgt, das den Sensor in einen der beiden extremen Zustände des Widerstandswerts versetzt hat, tritt wegen der Verkippung der Hystereseschleife in Bezug auf die Widerstandsachse des Graphen auf.
  • Auf der anderen Seite erzeugt die Charakteristik eines Widerstands in Abhängigkeit von einem angewandtem externem Feld für einen Stromsensor in der Form einer Hystereseschleife, die Seiten mit Richtungskomponenten aufweist, die parallel zur Widerstandsachse des Graphen verlaufen und relativ groß sind, eine Schleife, die in diesem Graphen relativ „viereckig" erscheint. In dieser Situation weist der Stromsensor beim Entfernen jeglichen bedeutsamen externen Magnetfelds, das solch einem Feld folgt, das den Sensor in einen der extremen Zustände der Widerstandswerte gezwungen hat, letztendliche Widerstandswerte auf, die in ihrem Wert nahe bei dem Widerstandswert des entsprechenden letzten extremen Zustands des Widerstandswert liegen, der in diesem Sensor auftrat. Unter diesen Umständen ist eine Datensignalspeicherung über den Stromsensorausgang nicht erforderlich, weil die Speicherung des letzten extremen Zustands des Widerstandswerts, der im Stromsensor auftritt, wirksam in diesem Sensor gespeichert wird durch den letzten Widerstandswert, der nach dem Entfernen des angewandten externen Magnetfelds im Sensor auftritt. Ein Sensorstrom oder ein die Brücke betreibender Strom, der durch den Sensor zur Verfügung gestellt wird, führt zu entsprechenden Ausgangsspannungen für jeden letzten Widerstandswert, die ausreichend unterschiedlich zu einander sind, um durch die nachfolgende Schaltung, die mit dem Sensorausgang verbunden ist, relativ leicht unterscheidbar zu sein.
  • Es besteht daher der Wunsch, eine Hystereseschleife für einen Stromsensor zu erzielen, die eine Charakteristik des Widerstand in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld in der Form einer Hystereseschleife aufweist, die den Hauptumfang zwischen den Zustandswerten des maximalen und des minimalen Widerstands des Sensors aufweist und sich im Wesentlichen parallel zur Widerstandsachse erstreckt, um ein „squared up" Erscheinungsbild hervorzubringen. Dies erfordert, dass das extern angewandte, im Stromsensor abzutastende Magnetfeld, im Wesentlichen parallel zu der Easy Axis der magnetischen Materialschichten darin ausgerichtet ist. Daher muss der Leiter für den Eingangsstrom oder der hauptsächliche Umfang eines gewendelten Leiters im Wesentlichen senkrecht zu den Easy Axes der magnetischen Schichten im Stromsensor zur Verfügung gestellt werden. Der sich daraus ergebende Stromsensor wird sich dann an den letzten Zustand des extremen Widerstandswerts erinnern, in den er versetzt wurde von externen Magnetfeldern, die durch die Stromverläufe im Eingangsleiter oder im gewendelten Leiter erzeugt wurden, wobei sein endgültiger Widerstandswert nach der Entfernung von solchen externen angewandten Magnetfeldern auftritt.
  • Auf der anderen Seite ist ein Stromsensor, der eine Charakteristik des Widerstands in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld in der Form einer schräg verlaufenden Hystereseschleife aufweist, eben falls wünschenswert, obwohl eine zusätzlich Hysterese in der mit dem Stromsensor verbundenen elektronischen Schaltung zur Verfügung gestellt werden muss. Dies ist so, weil die Neuausrichtung der Magnetisierungsrichtung in erster Linie durch drehendes Umschalten erreicht wird und nur relativ geringe Magnetfeldänderungen benötigt werden, um dies zu tun. Als Ergebnis treten sehr rasche Umkehrungen der Magnetisierungsrichtung auf, die Stromsensoranordnungen können kompakt sein, und im Eingangsleiter tritt ein geringer Leistungsverlust auf. Solch eine Schleife erfordert es, dass das extern angewandte, im Stromsensor abzutastende Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zu den Easy Axes der magnetischen Materialschichten ausgerichtet ist. Daher müssen der Leiter des Eingangsstroms oder der hauptsächliche Anteil eines gewendelten Leiters im Wesentlichen parallele zu den Easy Axes der magnetischen Schichten im Stromsensor zur Verfügung gestellt werden.
  • Obwohl solch ein Stromsensor attraktiv ist für das Bereitstellen eines Signalentkopplers für digitale Daten, ist das Eingangssignal an dem Eingangsleiter scharfen Gleichtaktsignalauslenkungen unterworfen, die das Enkopplungsproblem verstärken. Dieses Problem der Entkopplung von Eingang und Ausgang wird durch die parasitären Kapazitäten erzeugt, die zwischen dem Eingangsleiter und dem Stromsensor existieren. Solche Gleichtaktsignalauslenkungen sehr kurze Zeitdauer im Eingangsleiter regen sehr hohe Ströme in der Schaltung und elektrischen Spannungsfrequenzen an, die über diese parasitären Kapazitäten leichter vom Eingangsleiter zum Stromsensor gekoppelt werden und in ihrer Auswirkung eine Schaltung ausformen, die die parasitäre Kapazität mit dem Widerstand des Stromsensors in Reihe zu Masse aufweisen. Die sich daraus ergebende Möglichkeit einer großen Gleichtaktspannungsänderung über den Stromsensor, die der Gleichtaktänderung im Eingangssignal entspricht, kann schädigende Wirkungen im Ausgangssignal des Stromsensor aufweisen, wie zum Beispiel das Auftreten von Rauschspitzen, die durch die nachfolgende Schaltung gekoppelt werden können, die zur Verarbeitung dieses Ausgangssignals zur Verfügung gestellt wird, und kann so zu unerwünschten Änderungen des Logikzustandes führen.
  • Es gibt zwei hauptsächliche parasitäre Signalverbindungswege, wobei der erste eine direkte parasitäre Kapazität ist, die sich direkt zwischen dem Eingangsleiter oder dem gewendeltem Leiter zum Stromsensor erstreckt. Es existiert jedoch auch ein indirekterer Weg, der eine parasitäre Kapazität zwischen dem Eingangsleiter oder der Leiterspule und dem Substrat und eine entsprechende parasitäre Kapazität zwischen diesem gleichen Substrat und dem Stromsensor umfasst. Unerwünschte Signalübertragungen entlang dieses letzteren indirekten parasitären Übertragungswegs können im Wesentlichen beseitigt werden durch direktes Verbinden des Referenzpunkts, der in der mit dem Stromsensor verbundenen Schaltung als Masse dient, mit der Referenzmasse des Substrats in der Schaltung in dem monolithischen integrierten Schaltungschip 10, um dadurch die parasitäre Kapazität kurzzuschließen, die sonst zwischen dem Substrat und dem Stromsensor existieren würde.
  • Der direkte Übertragungsweg der parasitären Kapazität, zur Verfügung gestellt durch die parasitäre Kapazität, die die Eingangsinduktivität oder die Leiterspule direkt über das elektrische Isoliermaterial dazwischen mit dem Stromsensor verbindet, erfordert einen elektrischen Feldunterbrecher in den Situationen, in denen die parasitäre Kapazität groß genug ist, um höhere Frequenzen der Variablen der Eingangsleiterschaltung mit dem Stromsensor zu koppeln, um den Betrieb der Ausgangsschaltung im Wesentlichen zu unterbrechen. Dieser elektrische Feldunterbrecher ist dazu da, um solche unerwünschten Signale auf Masse zu schalten durch Parallelschalten des Pfades, der anderweitig ein direkter parasitärer Kapazitätskopplungspfad wäre. Solch ein elektrischer Feldunterbrecher kann zur Verfügung gestellt werden durch eine zwischen dem Eingangsleiter oder der Leiterspule und dem Stromsensor angeordnete Metallanordnung, wobei diese Metallanordnung in der Schaltung mit Masse verbunden ist, mit der der Stromsensor zusammengeschaltet ist. Die Metallanordnung sollte, obwohl elektrisch leitfähig, einen ausreichend großen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, um die Wirkungen von allen darin erzeugten Wirbelströmen wesentlich zu reduzieren.
  • Weiterhin muss diese Metallanordnung des elektrischen Feldunterbrechers mit dem elektrischen Isoliermaterial kompatibel sein, das zwischen dem Eingangsleiter oder der Leiterspule und dem Stromsensor zur Verfügung gestellt wird, um so die zwischen dem Eingangsleiter oder der Leiterspule und dem Stromsensor verfügbare elektrische Spannungsfestigkeit nicht zu reduzieren, das heißt keinen elektrischen Durchbruch des Isoliermaterials zwischen dem Eingangsleiter und dem Stromsensor zu unterstützen. Obwohl ein in Herstellungsverfahren von monolithischen integrierten Schaltung gebräuchliches elektrisches Isoliermaterial, wie zum Beispiel Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid als das elektrische Isoliermaterial zwischen dem Eingangsleiter oder der Leiterspule und dem Stromsensor verwendet werden kann, können solche Isolatoren katastrophaler Weise fast sofort zusammenbrechen, wenn der Wert der elektrischen Durchbruchspannung über diese überschritten wird, ohne dass sich der Isolierwert wieder herstellt, nachdem die elektrische Spannung, die den Durchbruch verursacht, unterhalb das Werts für den Durchbruch reduziert wird. Für ein Poymer als Isoliermaterial wurde auf der anderen Seite festgestellt, dass es in vielen Fällen einen sehr viel mehr allmählichen Widerstandsrückgang aufweist, wenn die elektrische Durchbruchspannung dieses Material überstiegen wird, und dass es seinen isolierenden elektrischen Widerstandswert vollständig wiederherstellt, nachdem die elektrische Spannung zwischen dem Eingangsleiter und dem Stromsensor auf einen Wert unterhalb des Durchbruchs reduziert wird.
  • Signalentkoppler, die auf dem magnetwiderstandsbeständigen Abtasten von entsprechenden magnetischen Beschaffenheiten basieren, die in diesen von an ihren Eingang angelegten Eingangssignalen erzeugt werden, die im Einklang mit den vorhergehenden Eigenschaften ihrer Beschaffenheit ausgeformt sind, können vorteilhaft mit Hilfe von ferromagnetischen Dünnfilmmaterialien hergestellt werden. Solche Anordnungen können auf einer Oberfläche einer monolithischen integrierten Schaltung zur Verfügung gestellt werden, um es dadurch zu ermöglichen, geeignete elektrische Verbindungen zwischen der Sensoranordnung und der Betriebsschaltung für diese zur Verfügung zu stellen, obwohl sie nicht so zur Verfügung gestellt werden müssen, wie sie auch in Anordnungen aus hybriden integrierte Schaltungen oder Kombinationen daraus zur Verfügung gestellt werden können.
  • Die 1A zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines als Teilbereich einer monolithischen integrierten Schaltung ausgeformten Signalentkopplers einschließlich eines diesen tragenden Halbleiterchips als Teilbereich des Entkopplersubstrats, welches, darin in geeigneter Weise zur Verfügung gestellt, die betreibende Schaltung für diesen Signalentkoppler aufweisen kann. 1B zeigt eine vergrößerte Sicht auf einen Teilbereich der 1A, um eine klarere Darstellung von dort hinzugefügten Abschnittslinien zu ermöglichen. Alternativ könnte der Signalentkoppler als Teilbereich einer hybriden integrierten Schaltung auf einem keramischen Substrat ausgeformt werden. Die optionale Schutzschicht, die über der in diesen Figuren gezeigten Anordnung bei der tatsächlichen Verwendung zur Verfügung gestellt wird, ist in dieser Ansicht aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden, wie auch einige andere Schichten, so dass die Teilbereiche der Anordnung in Form von durchgezogenen Strichen gezeigt werden, außer den Teilbereichen der Anordnung unterhalb anderer in diesen Figuren erscheinenden Teilbereichen der Anordnung, welche in Form von gestrichelten Linien gezeigt werden. Eine weitere Ausnahme ist, dass einige andere Anordnungen nur im Umriss angezeigt worden sind durch weitere alternative Formen von gestrichelten Linien, wiederum zur Klarheit, damit es vermieden wird, dass diese Anordnungen andere darunter liegende Anordnungen verdecken.
  • Den 1A und 1B entsprechend sind die 2A, 2B, 2C, 2CC, 2CCC und 2D, die in allen Fällen außer 2D Schichtdiagramme darstellen von entsprechenden Teilbereichen der in den 1A und 1B gezeigten Anordnungen, wie in 1B durch Abschnittslinien markiert. Diese Schichtdiagramme geben ein Hinweis auf die strukturellen Schichten, die zu den in den 1A und 1B gezeigten Anordnungen führen, stellen aber keine genauen Querschnittsdarstellungen dar bedingt dadurch, dass viele Abmessungen zum Zweck der Klarheit vergrößert oder reduziert wurden. 2CC teilt die gleiche Abschnittslinie mit 2C, liegt aber direkt über dieser Figur. Ebenso teilt 2CCC die gleiche Abschnittslinie mit den 2C und 2CC, liegt aber wiederum direkt über der 2CC. Die 2D zeigt ein Schichtdiagramm von demselben Signalentkoppler, der in 1A gezeigt wird, aber von einem dort nicht gezeigten Teilbereich.
  • Wie weiter oben aufgezeigt, wird die den Strom abtastende Anordnung typischerweise auf einem Halbleiter Chip, 10, zur Verfügung gestellt, der eine geeignete Betriebsschaltung für den darin zur Verfügung gestellten Sensor aufweist. Eine relativ glatte elektrisch isolierende Schicht, 11, typischerweise aus Siliziumdioxid, wird ü ber einem ersten verbindenden Metallisierungsnetzwerk, 12, typischerweise aus mit 0,5% Kupfer legiertem Aluminium zur Verfügung gestellt, um nach dem Bereitstellen der zweiten und endgültigen Metallisierung des Chip 10 darauf einen Teilbereich einer oberen Oberfläche, 13, von einem Halbleiterchip, 10, auszuformen. Die zweite oder letzte Metallisierung der monolithischen integrierten Schaltung stellt ein verbindendes Metallisierungsnetzwerk, 14, typischerweise auch aus mit 0,5% Kupfer legiertem Aluminium zur Verfügung, wobei beide dieser Verbindungsnetzwerke mit Hilfe von bekannten Herstellungsverfahren für integrierte Schaltung ausgeformt werden. Die verbindenden Metallisierungsnetzwerke 12 und 14 des Chips 10 werden in und auf dem Chip 10 zur Verfügung gestellt zum Zweck der Zusammenschalten der Komponenten der integrierten Schaltung, die darunter in diesem Chip zur Verfügung gestellt werden und auch für das Zusammenschalten einiger der Komponenten des Entkopplerschaltkreises, die darüber zur Verfügung gestellt werden.
  • Teilbereiche der Schicht 11 und Teilbereiche des Verbindungsnetzwerks 14 unterstützen direkt darauf eine „pinned" „Sandwich" Anordnung des Stromsensors auf einer Metallbasis. Diese Anordnung umfasst ein Paar von ferromagnetischen Dünnfilmschichten, die von einander getrennt sind durch eine nichtmagnetische, elektrisch leitfähigen Zwischenschicht, alle gelagert auf einer Metallbasis und auf denen eine die Magnetisierungsrichtung aufrecht erhaltende Schicht oder „pinning" Schicht zur Verfügung gestellt wird, wie weiter unten detaillierter beschrieben werden wird. Diese Teilbereiche der Schicht 11 und Teilbereiche des Verbindungsnetzwerks 14 werden nach ihrer Formung in dem Herstellungsprozess der monolithischen integrierten Schaltung typischerweise vor dem zur Verfügung stellen der Komponenten des Signalentkopplers darauf zuerst gereinigt durch „Veraschung", das heißt durch Bewirken eines Flusses aus ionisiertem Sauerstoff (O2) über diese hinweg, um für die Zeitdauer von 60 Sekunden eine Oxidation für die weitere Reinigung durch Zerstäubung zu verursachen, um 40 bis 60 Angström (10–10 m) von diesen Oberflächenteilen zu entfernen.
  • Als Nächstes wird eine Kompatibilitätsbasismetallschicht für die oben genannte Sensorzelle in „Sandwich" Anordnung auf der so gereinigten isolierenden Schicht 11 zur Verfügung gestellt, als ein wei terer Substratteil, der die „Sandwich" Anordnung der Sensorzelle trägt, die anschließend zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise wird durch Aufsprühen einer Schicht aus überwiegend Tantal mit β-Phase auf die Schicht 11 eine Metallablagerung durchgeführt, um die Schicht 11 und die Metallisierung 14 zu bedecken. Die Basismetallschicht wird typischerweise in einer Dicke von 60 Angström aufgebracht und wird für mindestens zwei Zwecke angefertigt. Das Ausmaß der „sehr großen magnetwiderstandsbeständigen Wirkung" in der „Sandwich" Anordnung des oben ausgeformten Stromsensors wird gesteigert, und das Auftreten von Materialdiffusion zwischen der „Sandwich" Anordnung darüber und der Siliziumdioxidschicht 11 darunter wird verhindert. Eine Basisschicht, 15, der „Sandwich" Anordnung, die sich aus dieser Tantalschicht ergibt, nachdem anschließend Formungsschritte für die Anordnung unternommen werden, wird resultierend aus solchen Schritten in den 2B und 2C gezeigt, ist aber an dieser Stelle im Herstellungsprozess noch nicht gesondert von der aufgebrachten, gerade beschriebenen Schicht ausgeformt.
  • Danach wird die gerade erwähnte „Sandwich" Anordnung des Stromsensors auf der Basismetallschicht zur Verfügung gestellt, beginnend mit der zusammengesetzten ferromagnetischen Dünnfilmschicht, gefolgt von der Zwischenschicht zusammen mit Schichten zur Bestimmung der Magnetisierungsrichtung, alle ursprünglich zur Verfügung gestellt mit Hilfe von Aufbringung durch Zerstäubung als Basis für die Ausformung eines magnetwiderstandsbeständigen Stromsensors. Diese Vielschichtanordnung weist einen in seitlicher Richtung wirkenden Widerstand auf, der typischerweise zwischen 9 und 11 Ω/☐ beträgt. Außerdem weist die Anordnung typischerweise einen magnetisch gesteuerten Effekt der elektrischen Widerstandsänderung im Bereich von 4 bis 6% zwischen dem minimal wirkenden Widerstandswert und dem maximal wirkenden Widerstandswert auf, die unter einer solchen Steuerung erzielbar sind.
  • Bei dieser Anordnung ist die zweite Schicht, die auf der ersten oder Basisschicht zur Verfügung gestellt wird, die zuvor für die Stromsensoranordnung zur Verfügung gestellt wurde, eine zusammengesetzte ferromagnetische Dünnfilmschicht, die durch Zerstäuben auf die Basismetallschicht aufgetragen wurde, wobei das Ergebnis in den 2B und 2C nach den weiter oben aufzeigten anschließenden For mungsschritten für die Anordnung gezeigt wird. Eine erste Schicht, 16, aus dieser zusammengesetzten ferromagnetischen Dünnfilmschicht wird ausgeformt aus einer NiFeCo Legierung mit 65% Nickel, 15% Eisen und 20% Kobalt, die mit einer Dicke von 45 Angström (10–10 m) aufgebracht wird und die bei vollständiger Induktion eine magnetische Sättigung von typischerweise etwa 12.000 Gauss (1 Gauss = 10–4 Tesla) aufweist, und dieses Verfahren führt zu einer aufgebrachten Schicht, die eine flächenzentrierte kubische Anordnung aufweist. Die Aufbringung dieser Schicht erfolgt in der Gegenwart eines externen Magnetfelds in der Ebene der Schicht, das typischerweise ausgerichtet ist in einer Richtung parallel zu der Richtung der hauptsächlichen Ausdehnung oder den langen (senkrechten) Seiten der eingekerbten Stromsensoren, die in 1A gezeigt werden, um einen „squared up" elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von dem externen angewandten Feldern zu erhalten, der charakteristisch ist für eine Hystereseschleife. Dieses Herstellungsmagnetfeld lässt die Esay Axis der Schicht ähnlich ausgerichtet zurück. Beim Erzielen einer schräg gestellten Schleife ist es auf der anderen Seite eine Option, an Stelle davon diese Schicht in der Gegenwart eines externen Magnetfelds, orientiert in der Ebene der Schicht aufzutragen und die entstehende Easy Axis der Schicht senkrecht zur Richtung der hauptsächlichen Abmessung oder den langen (senkrechten) Seiten der in 1A gezeigten eingekerbten Stromsensoren ausgerichtet zu belassen.
  • Eine zweite Schicht, 17, wird ebenfalls in einem Schritt der Ablagerung durch Zerstäubung zur Verfügung gestellt, in der Gegenwart einer eines eine gerichtete Easy Axis ausrichtenden Magnetfelds ähnlich zu dem bei der Ausformung der Schicht 16 verwendeten. Die zweite Schicht 16 besteht aus einer CoFe Legierung aus 5% Eisen, und 95% Kobalt ausgeformt zu einer Dicke von 15 Angström, die zu diesem Material führt, das eine magnetische Sättigungsinduktion von etwa 15.000 Gauss aufweist, welches ein höherer Wert ist, als der der magnetischen Sättigungsinduktion der ersten Schicht 16. Dieses Material mit höherer Sättigung wird benachbart zu der Zwischenschicht zur Verfügung gestellt, die die nächste auszuformende Schicht ist, um dadurch eine größere magnetisch gesteuerte Widerstandsänderungswirkung zu erzielen, der niedrigere Sättigungswert in der Schicht 16 wird aber zur Verfügung gestellt, um den zusammengesetzten Film in Bezug auf kleinere Felder empfindlicher zu halten, als dies in seiner Abwesenheit der Fall wäre, um so die ganze Schicht als Schicht 17 auszuformen. Diesen Schichten werden in den 2B und 2C gesondert so gezeigt, wie sie sich aus den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ergeben.
  • Danach wird eine Zwischenschicht, 18, zur Verfügung gestellt durch Ablagerung über Zerstäubung auf Schicht 17, wobei diese Zwischenschicht ein nichtmagnetischer elektrischer Leiter ist. Die Schicht 18 wird typischerweise ausgeformt durch Ablagerung über Zerstäubung von 40 Angström Kupfer auf Schicht 17. Das Ergebnis nach den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ist in den beiden 2B und 2C dargestellt.
  • Die Bereitstellung der Zwischenschicht 18 wird gefolgt von der Bereitstellung einer hartferromagnetischen Dünnfilmschicht auf Schicht 18. Diese ferromagnetische Dünnfilmschicht wird zur Verfügung gestellt, um eine Nettoschichtmagnetisierung zu erhalten, die, wenn sie in der Ausrichtung in der endgültig ausgeformten Anordnung fixiert ist, einer Drehung widersteht, und zuverlässig jeder Drehung fest widersteht, die genügen könnte, um in Folge erwarteter extern angewandter Magnetfelder zu einer Umkehrung in ihrer Ausrichtung zu führen. Auf diese Weise wird die Magnetisierung dieser ferromagnetischen Dünnfilmschicht für die endgültig ausgeformte Abtastanordnung in der Anordnung in ihrer Ausrichtung als fixiert erscheinen, das heißt „pinned" in einer Richtung relativ zu der endgültig ausgeformten Anordnung, die parallel sein wird zu der Richtung, in der es beabsichtigt ist, dass der Stromsensor externe Magnetfelder wahrnimmt, die von Strömen im Eingangsleiter oder der Leiterspule während der Verwendung in dem daraus resultierenden Signalentkoppler erzeugt werden, das heißt senkrecht zu der Richtung der Ausdehnung des Eingangsleiters.
  • Diese hartferromagnetische Dünnfilmschicht wird ausgeformt mit Hilfe von Ablagerung einer ferromagnetischen Schicht, 19, durch Zerstäubung, aus CoFe, das 95% Kobalt und 5% Eisen umfasst, zu einer Dicke von 40 Angström, die auf Schicht 18 in der Gegenwart eines die Richtung der Easy Axis bestimmenden Magnetfeldes abgelagert wird, das im Wesentlichen in der Ausrichtung der Easy Axis der zusammengesetzten ferromagnetischen Schicht ausgerichtet ist, die aus den Schichten 16 und 17 ausgeformt ist, um eine „squared up" Hystereseschleife zu erzielen, die aber im Wesentlichen senkrechte dazu verläuft als eine verkippte Schleife. Diese Schicht wird in den 2B und 2C gezeigt, wie sie sich nach den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ergibt. Jedoch ist die Magnetisierungsausrichtung in dieser hartmagnetischen Schicht auf Grund der relativ schwachen Anisotropie, die eine CoFe Schicht aufweist, von sich aus nicht sehr stark in irgendeiner Richtung fixiert.
  • Daher muss eine weitere „pinning" Schicht aus antiferromagnetischem Material, das eine wesentliche magnetische Anisotropie aufweist, auf die Schicht 19 aufgebracht werden, um die Richtung der Magnetisierung der harten Schicht 19 fest in der dafür gewählten Richtung zu verankern, entweder ausgerichtet mit oder zu senkrecht zu den Easy Axes in den ferromagnetischen Schichten 16 und 17, wie oben aufgezeigt. Solch eine Schicht weist eine fest fixierte Magnetisierungsrichtung auf, die, durch gegenseitige Kopplung mit der Schicht 19, die Richtung der Magnetisierung dieser Schicht ebenfalls stark fixiert. Das Ergebnis ist eine antiferromagnetische Schicht, die stark mit der hartmagnetischen Schicht 19 gekoppelt ist, die auch eine Materialschicht mit hoher magnetischer Induktivität mit einer entsprechenden wesentlichen Drehpolarisation gegenüber der Sperrschicht 18 zur Verfügung stellt. Daher wird eine IrMn „pinning" Schicht, 20, aus 20% Iridium und 80% Mangan mit Hilfe von Aufbringung durch Zerstäubung mit einer Dicke von 100 Angström auf die Schicht 19 aufgebracht in Gegenwart eines magnetischen Feldes zur Bestimmung der Magnetisierungsachse, das ausgerichtet ist mit oder senkrecht ist zu den Feldern, die dabei verwendet werden, die ferromagnetische Schichten 16 und 17 wie erwünscht auszuformen. Die „pinning" Schicht 20 kann alternativ ausgeformt werden unter Verwendung von FeMn, NiMn, PtMn, PtRhMn oder PtRuMn oder einigen anderen antiferromagnetischen Materialien. Die „pinning" Schicht 20 wird in den 2B und 2C so gezeigt, wie sie sich nach den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ergibt.
  • Nach der Vervollständigung dieser antiferromagnetischen, die Magnetisierung fixierenden Anordnung mit Hilfe dieser die Magnetisierungsrichtung bestimmenden Schichten, wird eine 100 Angström Schicht aus β-Phase Tantal durch Aufbringung über Zerstäubung auf die „pinning" Schicht 18 aufgebracht, um die darunter liegende Anordnung des Stromsensor zu passivieren und zu schützen, und um für Zwecke der Beschaltung elektrische Verbindungen dazu zu ermöglichen. Die entstehende Schicht, 21, wird in den 2B und 2C gezeigt, wie sie sich nach den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ergibt. Weil die Oberflächensauberkeit einer Schicht, die sich aus einer beendeten Ablagerung vor dem Ausformen der nächsten Schicht in Folge darauf ergibt, eine wesentlich Auswirkung auf die Oberflächenrauheit dieser anschließenden Schicht nach deren Ablagerung aufweist, werden die Ablagerungen der Schichten 11 bis zu diesem Punkt, das heißt bis Schicht 19, typischerweise eine nach der anderen in einer Zerstäubungskammer zur Aufbringung ausgeführt, wobei über diese Schritte hinweg ein Vakuum aufrecht erhalten wird ohne eine dazwischen liegende Bloßstellung gegenüber der auftretenden Atmosphäre, die es ermöglichen könnte, dass Oberflächenverunreinigung oder Oxidation auftritt. Dieses Verfahren ermöglicht auch eine genauere Kontrolle über die Schichtdicken, da keine Oberflächenreinigungsschritte vor dem Aufbringen der nächsten Schicht erforderlich sind, die die Veränderungen der Dicke mit einem kleinen, aber mehr oder weniger zufälligen Anteil einbringen würden. Wenn gewünscht, können Chips, die bis zu diesem Punkt im Herstellungsprozess des Sensors fertig gestellt worden sind, aus der Zerstäubungskammer für die Aufbringung entfernt werden und zum Beispiel gelagert werden, um die übrigen Schritte des Herstellungsprozesses zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen.
  • Als Nächstes wird in diesem Herstellungsprozess eine weitere Schicht, 22, mit einer Dicke von 100 Angström auf die Schicht 21 aufgebracht, um eine Ätzabschlussschicht oder eine Ätzstoppschicht für die anschließenden Ätzschritte zur Verfügung zu stellen. Die Schicht 21 wird zuerst durch Zerstäubung gereinigt, wodurch etwa 50 Angström davon entfernt werden. Dann wir die Schicht 22 durch Zerstäubung auf der gereinigten Schicht 21 als eine Chromsiliziumschicht mit 40% Chrom und 60% Silizium aufgebracht, um als eine Ätzstoppmaske für das anschließende Ätzen einer Schicht zu dienen, die darüber als eine Fräsmaske zur Verfügung gestellt wird. Wiederum wird diese Schicht in den 2B und 2C gezeigt, so wie sie sich nach den anschließenden Schritten zur Ausformung der Anordnung ergibt.
  • Die erwähnte Fräsmaskenschicht wird aus Siliziumnitrid ausgeformt und wird als Nächstes durch Zerstäubung mit einer Tiefe von 1500 Angström auf die Schicht 22 aufgebracht, um dort für die Verwendung als Fräsmaske vorbereitet zu werden, diese Schicht wird aber in den 2B und 2C nicht gezeigt, weil ihre Reste in eine später zur Verfügung zu stellenden weiteren isolierenden Schicht integriert werden. Auf diese Siliziumnitridmaskenschicht wird Photolack aufgebracht und unter Verwendung von gut bekannten Herstellungsverfahren für monolithische integrierte Schaltungen mit einer Fotomaske bemustert auf eine solche Weise, dass die nach dem Ätzen verbleibenden Teilbereiche des Photolacks ausgeformt werden in eine Ätzmaske eines Musters, von dem erwünscht ist, dass es auf die darunter liegende Nitridschicht angewendet wird, um diese in eine Fräsmaske umzuwandeln. Die Nitridschicht soll in ihr endgültiges Muster ausgeformt werden, das dem Photolackmuster folgt, durch Belassen der erwünschten Teilbereiche der Siliziumnitridschicht unterhalb der verbleibenden Maskenanteile des Photolacks nach dem hindurch Ätzen durch das Photolackmuster. Dieses letzte, von den verbleibenden Teilbereichen des Siliziumnitrids ausgeformte Maskenmuster soll nach dem Fräsen der durch von dem verbleibenden Nitrid nicht geschützten Oberflächen, um die ungeschützten ferromagnetischen, antiferromagnetischen und nichtmagnetischen Schichten darunter zu entfernen, vier getrennten Stromsensorsubstrate ergeben. Diese Unteranordnungen sollen als Elemente einer Stromsensorbrückenschaltung dienen, wobei jede dieser Unteranordnungen eine „pinned" Elektrode in einer „Sandwich" Bauweise aufweist mit einer Zwischenschicht 14 und zusammengesetzten ferromagnetischen Schichten 16 und 17.
  • Reaktives Ionenätzen mit Schwefelhexofluorid wird mit dem bemusterten Photolack verwendet, um die ungeschützten Teilbereiche der Maskierungsschicht aus Siliziumnitrid hinunter bis auf die Chromsiliziumschicht 20 zu entfernen, die als eine Ätzstoppschicht dient. Die übrigen Teilbereiche der vom Photolack geschützten Siliziumnitridschicht dienen als die oben erwähnte Fräsmaske für den anschließenden Schritt des Ionenfräsens. Dieser Schritt in einer 45° Ionenmühle entfernt die ungeschützten Teilbereiche der Chromsiliziumschicht 22, und auch die dann ungeschützten Teilbereiche der Tantalschicht 21, die nächsten ungeschützten Teilbereiche der „pinning" Schicht 20, die nächsten ungeschützten Teilbereiche der hartferromagnetischen Dünnfilmschicht 19, die nächste ungeschützte Zwischenschicht 18, die nächste ungeschützte zusammengesetzte ferromagnetische Schicht, die die Schichten 16 und 17 umfasst, und zuletzt dann die ungeschützte Metallbasisschicht 15, um dadurch vier eingekerbte Substrate 23A, 23B, 23C und 23D für die Stromsensoren als Magnetwiderstände mit „sehr großer magnetwiderstandsbeständiger Wirkung" auszuformen, und ebenso verbindende Leiterstrukturen 24A, 24B, 24C, 24D, 24E, 24F, 24G und 24H auszuformen, die integriert zusammen mit den Unterstrukturen der Stromsensoren ausgeformt werden, wie in 1A und zum Teil in 1B gezeigt.
  • Die die Stromsensoren miteinander verbindenden Zuleitungsanordnungen 24A und 24D sind direkt auf entsprechende Teilbereiche des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 aufgebracht, die Teil eines kontinuierlichen Netzwerksegments sind, um so eine direkte elektrische Zusammenschaltung zwischen den eingekerbten Stromsensorsubstraten 23B und 23D auszuformen, wie aus 1A ersehen werden kann. Die die Stromsensoren zusammenschaltenden Zuleitungsanordnungen 24B und 24C sind direkt auf entsprechenden Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 aufgebracht, die nicht Teil eines kontinuierlichen Netzwerksegments sind, die aber stattdessen zu einander zusammengefügt werden durch ein kontinuierliches Segment des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 12, das mit diesen Teilbereichen des Netzwerks 14 durch Metallzuleitungen verbunden ist, die sich durch in der isolierenden Schicht 11 befindliche Zuggangsöffnungen erstrecken. Diese zusammen geschalteten Teilbereiche der Netzwerke 12 und 14 formen auf diese Weise eine direkte elektrische Zusammenschaltung zwischen den eingekerbten Stromsensorsubstraten 23A und 23C aus, wie wiederum aus der 1A ersehen werden kann.
  • Die verbindende Zuleitungsanordnung 24E des Stromsensors verbindet die eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A und 23B direkt elektrisch miteinander und stellt einen Zusammenschaltungsweg zu einem weiteren Teilbereich des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zur Verfügung, welches wiederum einen Zusammenschaltungsweg zu einem Verbindungsfeld zur Verfügung stellt, an dem eine positive elektrische Spannung einer positiven elektrischen Spannungsversorgung für den Betrieb der Schaltung zur Verfügung gestellt werden muss. Die die Stromsensoren miteinander verbindende Zuleitungsanordnung 24F verbindet elektrisch direkt die eingekerbten Unteranordungen der Stromsensoren 23C und 23D und stellt auch einen Zusammenschaltungsweg zu einem weiteren Teilbereich des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zur Verfügung, welches wiederum einen Zusammenschaltungsweg zu einem Verbindungsfeld zur Verfügung stellt, an dem die Spannungsreferenz der Masse für die Stromsensorschaltung zur Verfügung gestellt wird, und mit der die Massereferenz für die Schaltung in dem monolithischen integrierten Schaltungschip 10 ebenfalls verbunden ist, um dabei zu helfen, die parasitäre Kopplung von der anschließend hergestellten Eingangsleiterspule und der Brückenschaltung des Stromsensors zu vermeiden oder zu reduzieren. Diese Zusammenschaltungsanordnung des Verbindungsfeldes wird in 2D gezeigt.
  • Die verbindende Zuleitungsanordnung 24G des Stromsensors wird ausgeformt zusammen mit dem elektrischen Stromsensor und verbindet auf diese Weise die Verbindungsleitungsanordnung 24C direkt elektrisch mit dem Stromsensor an der Verbindungsstelle oder dem Verbindungspunkt der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A und 23C, die das Ausgangssignal einer Stromsensorbrückenschaltung ausformen. Die verbindende Zuleitungsanordnung stellt auch einen Zusammenschaltungsweg zu einem weiteren Teilbereich des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zur Verfügung, welches wiederum einen Zusammenschaltungsweg zu einem Eingang des Verstärkers oder des Empfängers zur Verfügung stellt, an den das Ausgangssignal der Stromsensorbrückenschaltung angeschlossen ist, um Ausgangssignale der Stromsensorbrückenschaltung zu verstärken. Ebenso wird die verbindende Zuleitungsanordnung 24H des Stromsensors ausgeformt zusammen mit dem elektrischen Stromsensor und verbindet auf diese Weise die Verbindungsleitungsanordnung 24D direkt elektrisch mit dem Stromsensor an der Verbindungsstelle oder dem Verbindungspunkt der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23B und 23D, die das Ausgangssignal einer Stromsensorbrückenschaltung ausformen. Die verbindende Zuleitungsanordnung 24H stellt auf dieselbe Weise auch einem Zusammen schaltungsweg zu einem weiteren Teilbereich des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zur Verfügung, welches wiederum einen Zusammenschaltungsweg zu einem weiteren Eingang des Verstärkers oder des Empfängers zur Verfügung stellt, an den das Ausgangssignal der Stromsensorbrückenschaltung angeschlossen ist, um Ausgangssignale der Stromsensorbrückenschaltung zu verstärken.
  • Nachfolgend auf die Fertigstellung der Stromsensorunteranordnungen 23A, B, C und D, und der zugehörigen verbindenden Zuleitungsanordnungen der Stromsensoren, wird eine weiter Schicht aus Siliziumnitrid mit Hilfe der Aufbringung durch Zerstäubung über diesen Anordnungen und den ungeschützten Teilbereichen der Isolierschicht 11 und dem verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 mit einer Dicke von 3000 Angström aufgebracht, um eine weitere isolierende Schicht auszuformen, um damit diese Anordnungen und den Chip 10 zu schützen. Photolack wird über dieser isolierenden Schicht als eine Ätzmaske zur Verfügung gestellt und bemustert, um Öffnungen dort hindurch an Positionen zur Verfügung zu stellen, wo verbindende Zuleitungsanordnungen der Stromsensoren 24 auf Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 angeordnet sind. Ein darauf folgender reaktiver Ionenätzschritt entfernt das ungeschützte Siliziumnitrid. Die entstehende Siliziumnitridschicht, 25, wird in den 2A, 2B, 2C und 2D gezeigt, obwohl diese erst einem weiteren Herstellungsschritt folgend gemäß dem Fall in der 2D erscheint.
  • Ablagerung durch Zerstäubung wird dann verwendet, um eine 3000 Angström dicke Schicht von β-Phase Tantal auf die Siliziumnitridschicht 25 und auf ungeschützte Teilbereiche der verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24 und des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 aufzubringen. Photolack wird über dieser Tantalschicht zur Verfügung gestellt, die in eine Ätzmaske ausgeformt werden soll und zu diesem Zweck bemustert wird, um Teilbereiche davon zu belassen an Stellen, wo die verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24 angeordnet sind auf Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14, so dass das Tantal auf beiden Teilbereichen der verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24 und des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 aufgebracht verbleibt an den Stellen, an denen der erste auf dem zweiten angeordnet ist, um die elektrische Verbindung dazwischen wie auch über benachbarte Teilbereiche der Siliziumnitridschicht 25 zu verbessern. Zusätzlich dazu wird der Photolack bemustert um Teilbereiche davon an Stellen auf der Siliziumnitridschicht 25 zu belassen über alle vier gekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D hinweg, um als der weiter oben beschrieben elektrische Feldunterbrecher zu dienen und um die parasitären Kapazitäten parallel auf Masse zu schalten, die sich anderweitig zwischen diesen Unteranordnungen und der nachfolgend zur Verfügung zu stellenden Eingangsleiterspule erstrecken würden.
  • Natürlich kann, wenn die parasitären Kapazitäten zu klein sind, um Variable der Schaltung mit höherer Frequenz vom Eingangsleiter zum Stromsensor in Größenordnungen zu koppeln, die ausreichend sind, Unterbrechung der mit dem Ausgang des Stromsensors verbundenen Schaltung zu riskieren, diese Beistellung eines elektrischen Feldunterbrecher weggelassen werden, wodurch solch eine Anordnung aus dem Signalentkoppler weggelassen wird. Ebenso kann, wenn die elektrische Leitung zwischen den Teilbereichen der verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24 und den Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14, wo die Ausgestaltung auf dem Letzteren angeordnet ist, als ausreichend erachtet wird, die Beistellung von Tantal an diesen Positionen ebenfalls weggelassen werden.
  • Wenn die Siliziumschicht 25 an Positionen geöffnet worden ist, wo die verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24 auf Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 angeordnet sind und Tantal aufgebracht worden ist, wird ein Ätzvorgang unter Verwendung von Fluss-Säure unternommen, um die demaskierten Teilbereiche des Tantals zu entfernen. Ein Teilbereich einer sich ergebenden Verbesserung der Verbindung durch den Rückstand des aufgebrachten Tantals oder einer elektrischen Kontaktverbesserung, 26A, wird in 2B gezeigt. Ein Teilbereich des resultierenden elektrischen Feldunterbrecheranordnung, 26B, wird in 2C gezeigt. Gleiche Bezeichnungen werden in den 1A und 1D für gleiche Anordnungen verwendet, aber sie werden dort nur in Umrissform gezeigt, um zu vermeiden, dass die Details von Anordnungen darunter verdeckt werden. Die Umrissform basiert auf der Verwendung einer gestrichelten Linie als Hinweis auf den Umriss, die von zwei kurzen Strichen getrennte lange Striche umfasst.
  • In der oberen rechten Ecke der 1A dient der elektrische Feldunterbrecher 26B auch dazu, um, wie weiter oben beschrieben, die elektrische Zusammenschaltung zwischen der verbindenden Zuleitungsanordnungen des Stromsensors 24F und weiteren Teilbereichen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zu verbessern, anstatt einen separaten Rückstand des aufgebrachten Tantals zur Verbesserung der Verbindung zu verwenden. Da dieser Teilbereich des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 zu einem Verbindungsfeld führt, an dem die Spannungsreferenz für Masse für die Stromsensorschaltung zur Verfügung gestellt wird und dem, wie weiter oben beschrieben, die Massereferenz für die Schaltung in dem monolithischen integrierten Schaltungschip 10 zur Verfügung gestellt wird, ist der elektrische Feldunterbrecher 26B an diesen Stellen ebenfalls mit den Massereferenzen verbunden.
  • Nach der Fertigstellung der elektrischen Kontaktverbesserungen 26A aus Tantal und des elektrischen Feldunterbrechers 26B, wird eine 7 μm starke positive Photolackschicht über diese Tantalanordnungen und über die ungeschützten Teilbereiche der Siliziumnitridschicht 25 beschichtet. Diese Polymerschicht wird bemustert, um jene Teilbereiche des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 bloß zu legen, an denen Verbindungsfelder ausgeformt werden sollen für den Zweck, eine externe Verbindung mit diesem Netzwerk für den Betrieb der monolithischen integrierten Schaltung und der Entkopplerschaltung zu ermöglichen, wie zum Beispiel Verbindungen von einer Versorgung für positive elektrische Spannung und von einer Versorgung für die Massereferenzspannung.
  • Nach der Bemusterung werden die verbleibenden Teilbereiche des Photolacks ausgehärtet durch ausreichendes Erhitzen mit entweder einem Konvektionsstrom oder auf einer heißen Platte, um zu bewirken, dass der bemusterte Photolack eine Temperatur über 200° C erreicht. Es ergibt sich eine ausgehärtete, bemusterte Photolackschicht, 27, die als ein Dielektrikum oder elektrisches Isoliermaterial zwischen der Eingangsleiterspule, die nachfolgend zur Verfügung gestellt wird und dem elektrischem Feldunterbrecher 26B dient und auch zwischen den vier eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D, die unter der Siliziumnitridschicht 25 und dem elektrischen Feldunterbrecher 26B zur Verfügung gestellt werden. Teilbereiche der die lektrischen Polymerschicht 27 werden in den 2A, 2B, 2C, 2CC und 2D gezeigt.
  • Das für die Schicht 27 gewählte Polymermaterial muss mit einiger Sorgfalt ausgewählt werden. Die Temperatur, bei der es ausgehärtet oder quervernetzt werden kann, muss niedrig genug sein, um eine Schädigung der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D zu vermeiden. Außerdem sollte das Material der Schicht 27 eine verbesserte Planarisierung der entstehenden Oberfläche dieser Schicht über der Oberfläche, auf der es ausgeformt wird, zur Verfügung stellen und es sollte gut an dieser letzteren Oberfläche haften. Das in der Schicht 27 entstehende Material sollte eine hohe elektrische Durchbruchspannung mit geringer Wasserabsorption in Unterstützung dieses Erfordernisses zeigen und sollte weiterhin eine ausreichende mechanische Steifigkeit aufweisen, um einen Drahtanschluss an die Verbindungsfelder und der darüber zur Verfügung zu stellenden Eingangsspule zu ermöglichen (mit der Hilfe von unter diesen Feldern zur Verfügung zu stellenden Versteifungssockeln). Die Glasübergangstemperatur des Materials in der Schicht 27 muss hoch genug sein, um die während der thermoakustischen Kontaktierung erreichten Temperaturen zu übersteigen.
  • Ein geeigneter Photolack zur Verwendung bei der Ausformung der dielektrischen Polymerschicht 27 ist hoch feststoffhaltiger Novalac AZ P4903 positiver Photolack, geliefert von AZ Electronic Materials Division der Clariant Corporation in Sunnyvale, CA. Ein anderer ist B-staged Bisbenzocyclobuten (BCB), das unter dem Handelsnamen CYCLOTENE in sowohl photodefinierbaren als auch nicht photodefinierbaren Versionen von Dow Chemical Company in Midland, MI verfügbar ist.
  • Eine mechanisch steife Schicht wird als Nächstes benötigt, um diese auf der deformierbaren dielektrischen Polymerschicht 27 zur Verfügung zu stellen, um dadurch einen festere Basis dafür zu liefern, die als Nächstes zur Verfügung zu stellende Eingangsleiterspule und die darin integrierten Verbindungsfelder zu unterstützen, die es ermöglichen, dass externe Verbindungen durch Drahtanschluss zu dieser Eingangsleiterspule hergestellt werden, und auch, um diese mit der Schicht 27 zu verbinden. Solch eine Versteifungsschicht ermöglicht eine erfolgreiche Verdrahtung, in dem sie die Bewegung und die Ver formung des Verbindungsfeldes einschränkt, die sonst auftreten würde, wenn sich die Schicht 27 darunter während des Vorgangs der Verdrahtung unter dem bei diesem Vorgang angewendeten Druck deformiert. Obwohl verschiedene glasähnliche, nichtmetallische Materialien, die weithin bei der Herstellung monolithischer integrierter Schaltungen verwendet werden, für diese unterstützende Versteifungsschicht verwendet werden könnten, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid oder weitere nichtmetallische hitzebeständige Zusammensetzungen, wird hier Siliziumnitrid mit Hilfe von Ablagerung durch Zerstäubung mit einer Dicke von 3000 Angström zur Verfügung gestellt. Direkt danach wird eine 1,4 μm dicke Schicht aus unlegiertem Aluminium mit Hilfe von Ablagerung durch Zerstäubung auf die zuvor aufgebrachte Versteifungsschicht aus Siliziumnitrid aufgebracht, aus der die Eingangsleiterspule und ihre Verbindungsfelder auszuformen sind.
  • Photolack wird dann über dieser zu einer Ätzmaske auszuformenden Aluminiumschicht zur Verfügung gestellt und zu diesem Zweck bemustert, um so Teilbereiche davon an Stellen zu belassen, an denen die Eingangsleiterspule und die Verbindungsfelder für diese Spule entstehen sollen. Reaktives Ionenätzen, das eine Mischung aus Chlor, Bortrichlorid und Stickstoff verwendet, wird angewendet, um die unerwünschten Teilbereiche des Aluminiums zu entfernen und um so die Spule und ihre in einem Stücken ausgeformten Verbindungsfelder zu belassen.
  • Danach wird erneut Photolack über den übrigen, wieder zu einer Ätzmaske auszuformenden Teilbereichen der Spule und dem Metall der Verbindungsfelder zur Verfügung gestellt und dieser Photolack wird bemustert, um diese Metallteile bedeckt zu belassen. Reaktives Ionenätzen mit Schwefelhexofluorid wird dann verwendet, um die ungeschützten Teilbereiche der versteifenden Nitridschicht zu entfernen, und um auch jene Teilbereiche der Siliziumnitridschicht 25 zu entfernen, die über dem Teilbereich der verbindenden Metallisierungsschicht 14 verbleiben, an dem Verbindungsfelder für die externe Verbindung hierzu zur Verfügung gestellt werden müssen. Die nach diesem Ätzen verbleibenden Teilbereiche der versteifenden Siliziumnitridschicht formen metallene Lagerungssockel aus Siliziumnitrid 28 aus. Die übrigen Teilbereiche des Aluminiums auf den Sockeln 28 formen den Leiter aus, der die Eingangsleiterspule 29 und die Verbindungsfelder, 30, umfasst, die in einem Stück damit ausgeformt sind, wie in 2CC gezeigt. Außerdem werden an ausgewählten Positionen Durchgangsöffnungen, 31, in der Siliziumnitridschicht 25 zur Verfügung gestellt, um entsprechende Teilbereiche des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 frei zu legen für den Zweck, wie weiter oben beschrieben, Verbindungen zwischen Verbindungsfeldern zu ermöglichen, wobei ein solcher Durchgang in 2D gezeigt wird.
  • Die Schicht 28 wird in 2CC aufgebrochen gezeigt, wobei ein senkrechter mittlerer Teilbereich wegen seiner relativ größeren Dicke im Vergleich zu anderen vorhandenen Anordnungen weggelassen wird. Ebenso wird die Spule 29 in 2CC auch aufgebrochen gezeigt, wobei ein senkrechter mittlerer Teilbereich wegen seiner relativ größeren Dicke wiederum weggelassen wird. Außerdem wird die Spule 29 in den 1A und 1B zusammen mit den Verbindungsfeldern 30 und den dazwischen integrierten Verbindungen gezeigt. Aus 1A können die Windungen der Spule 29 ersehen werden, jede unterstützt von Sockeln 28 auf der dielektrischen Polymerschicht 27 wobei sich diese Windungen über die gleichen entsprechenden Teilbereiche von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D erstrecken und diese in demselben Winkel, im Wesentlichen 90°, überqueren, um eine sehr symmetrische geometrische Beziehung zwischen diesen auszuformen und zu einer „squared up" Hystereseschleife des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von externen angewandten Feldern zu führen.
  • 1A würde im Wesentlichen gleich aussehen für einen Stromsensor, der eine schräg gestellte Schleife zur Verfügung stellt, aber in einer Option dafür, dies so zu tun, würden sich die Easy Axes der Schichten 16 und 17 entlang der Breiten der Teilbereiche der Hauptabmessungen von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D erstrecken, die zu den Richtungen der Hauptabmessungen der Spule 29 darüber parallel sind. Alternativ können die Easy Axes der Schichten 16 und 17 sich entlang der Längen der Teilbereiche der Hauptabmessung von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D erstrecken, wobei sich die „pinned" Achse der hartferromagnetischen Schicht 19 und die „pinning" Achse der „pinning" Schicht 20 entlang der Breiten der Teilbe reiche der Hauptabmessungen von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D erstrecken. Bei dieser letzteren Option müsste sich die Geometrie der Spule 29 ändern, um ihre Ausrichtungen der Hauptabmessungen parallel zu den Ausrichtungen von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D aufzuweisen, um Magnetfelder entlang dieser „pinning" und „pinned" Achsen zu erzeugen.
  • Wie weiter oben aufgezeigt, besteht die Leiterspule 29 aus unlegiertem Aluminium und ist auch von kleinerer Dimension als notwendig, um eine wesentliche Elektromigration des Metalls darin zu vermeiden, wenn die darin bei den Spitzen der den digitalen Datenimpulsen entsprechenden Stromverläufe auftretenden Stromwerte typisch wären. Jedoch auf Grund der Kürze von diesen Auslenkungen und weil die Polaritäten der Stromverläufe an den vorderen und hinteren Flanken der elektrischen Spannungsimpulse der Logikwerte in dem Eingangssignal der digitalen Daten abwechseln, tritt eine solche Elektromigration des Metalls nicht in einem unannehmbaren Maß auf.
  • Eine weitere Polymerschicht, zur Verfügung gestellt als eine dielektrische Passivierungsschicht, wird dann mit einer Dicke von 3 µm auf die Eingangsleiterspule 29, die Verbindungsfelder und die Verbindungsfeldzusammenschaltungen 30, die ungeschützten Seiten der Versteifungssockel 28, die ungeschützten Oberflächen der dielektrischen Polymerschicht 27 und die ungeschützten Oberflächen des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 an Positionen von Verbindungsfeldern für den Betrieb der Schaltung aufgetragen. Wieder wird diese Photolackbeschichtung bemustert, um so Teilbereiche von Verbindungsfeldern 30 des Eingangsleiters und jene Teilbereiche des verbindenden Metallisierungsnetzwerks 14 bloß zu legen, wo solche weiteren Verbindungsfelder zur Verfügung gestellt werden sollen. Die übrigen Teilbereiche dieser dielektrischen Polymerschicht werden dann nach dem Bemustern ausgehärtet durch deren Erwärmung in einem Konvektionsstrom oder auf einer heißen Platte, die ausreicht, um eine Temperatur zu erreichen, die 200° C übersteigt. Wieder wird ein Photolack, wie der für die Schicht 27 verwendete, für diese Passivierungsschicht verwendet. Die dielektrische Polymerpassivierungsschicht 32 wird in 2CC und in 2CCC gezeigt. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, dass zusätzliches Metall an den Positionen der Verbindungsfelder hinzugefügt wird, sowohl an den Positionen der Verbindungsfelder für den Betrieb der Schaltung als auch an denen der Verbindungsfelder 30 für die Eingangsleiterspule, um diese für die anschließende Drahtkontaktierung zu versteifen. Mit nur den Stellen für die Verbindungsfelder der Spule und für die Verbindungsfelder der monolithischen integrierten Schaltung und der Entkopplerschaltung bloß gelegt, wird mit 0,5% Kupfer legiertes Aluminium durch Zerstäubung auf diese ungeschützten Positionen der Verbindungsfelder und über die Passivierungsschicht 32 aufgebracht. Photolack wird dann über dieser zu einer Ätzmaske zu formenden Aluminiumschicht zur Verfügung gestellt und wird für diesen Zweck bemustert, um Teilbereiche davon in Positionen zu belassen, in denen die Verbindungsfelder verdickt werden sollen. Eine Nassätzung wird verwendet, die eine Mischung aus phosphorigen, essigsauren und salpetersauren Säuren umfasst, um das Aluminium zu entfernen, wo es von dem Photolack nach dessen Bemusterung nicht bedeckt ist. Solches zusätzliche Metall, 33, kann in der Durchgangsöffnung 31 in 2D gesehen werden.
  • Mit wiederum nur den Stellen für die Verbindungsfelder der Spule und für die Verbindungsfelder der monolithischen integrierten Schaltung und der operativen Entkopplerschaltung bloß gelegt, wenngleich mit hinzugefügtem Metall, wenn zur Verfügung gestellt, wird eine Keimschicht für den Überzug mit einer magnetischen Abschirmung mit einer Dicke von 2000 Angström über diese Positionen und über die ungeschützten Teilbereiche der Passivierungsschicht 32 aufgebracht. Diese Keimschicht wird ausgeformt durch zerstäubendes Aufbringen einer Legierung aus Ni FE Co in Konzentrationen von 65%, 15% beziehungsweise 20%. Diese Keimschicht wird dann mit einer Schicht des Photolacks von etwa 10 µm Dicke bedeckt, die dann bloß gelegt und entwickelt wird, um die Bereiche zu definieren, bei denn die Abschirmanordnungen beschichtet werden sollen, das heißt über der Spule 29, wo diese Spule die eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D überquert. Galvanisierung wird dann verwendet um eine Legierung aus NiFe mit der Zusammensetzung 80% Ni und 20% Fe als eine magnetische Abschirmung mit einer Dicke von 10 µm an diesen Positionen zu metallisieren.
  • Danach wird der Photolack, der als eine Überzugsform gedient hat, in einem Bad aus Acetonlösungsmittel entfernt. Zuletzt werden Teilbereiche der durch das Entfernen der Photolacküberzugsform bloß gelegten Keimschicht 30 mit Hilfe einer 45° Ionenfräse entfernt, um dadurch Teilbereiche der Keimschicht, 34, als Sockel unter einem Paar magnetischer Abschirmungen 35 zu belassen, wie in 2CCC gezeigt. Die Abschirmungen 35 können auch aus den 1A und 1B ersehen werden, aber sie werden dort wieder nur in Umrissform gezeigt, um zu vermeiden, die Details von darunter liegenden Anordnungen zu verdecken. Die Umrissform basiert auf der Verwendung einer gestrichelten Linie als Bezeichnung für den Umriss, die abwechselnde lange und kurze Striche umfasst.
  • Aus der in 1A gezeigten resultierenden Signalentkoppleranordnung kann ersehen werden, dass sie die langen Seiten von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des elektrischen Leiters aufweist, der wiederholt darüber quert, wodurch die Eingangsleiterspule 29 ausgeformt wird. Auf diese Weise stellen Ströme im Eingangsleiter 29 durch das Erzeugen von Magnetfeldern, die zur Richtung der Abmessungen dieses elektrischen Leiters, der diese Spule ausformt, senkrecht verlaufen, diese Felder auch parallel zur Easy Axis der aus den zusammengesetzten Schichten 16 und 17 ausgeformten ferromagnetischen Dünnfilmschicht zur Verfügung, die sich entlang der langen Seiten von jeder der eingekerbten Stromsensorunteranordnungen erstreckt.
  • Der die direkt durch das verbindende Metallisierungsnetzwerk 14 verbundenen Zuleitungsanordnungen 24A und 24D verbindende Stromsensor platziert die eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23B und 23D als Paar elektrisch in Reihe mit einander zwischen den Zuleitungsanordnungen 24E und 24F des Stromsensors zur elektrischen Spannungsversorgung. Ebenso platzieren die direkt durch das verbindende Metallisierungsnetzwerk 14 verbundenen Zuleitungsanordnungen 24B und 24C des Stromsensors die eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A und 23C als Paar elektrisch in Reihe mit einander zwischen den Zuleitungsanordnungen 24E und 24F des Stromsensors zur elektrischen Spannungsversorgung. Dies resultiert in Strömen in der Eingangslei terspule 29, die in entgegen gesetzten Richtungen über jedes Element eines Paares fließen. Deshalb bewirken diese zwei Paare von in Reihe geschalteten eingekerbten Widerständen der Stromsensoren, dass jedes Element in einem solchen Paar Magnetfelder erfährt, die von einem Strom in der Eingangsleiterspule 29 erzeugt werden und in Bezug auf jedes Element eines Paars in entgegen gesetzten Richtungen ausgerichtet sind, wodurch die zwei Elemente eines Paars in entgegen gesetzte Zustände des Widerstands versetzt werden und dadurch an den Zuleitungsanordnungen 24G und 24H des Stromsensors ein differentielles elektrisches Spannungsausgangssignal zur Verfügung stellen in Gegenwart eines Betriebsstroms, der zwischen den Zuleitungsanordnungen 24E und 24F für die Versorgungsspannung des Stromsensors zur Verfügung gestellt wird.
  • Dieses Ausgangssignal des Stromsensor wird zuerst einem Verstärker in der monolithischen integrierten Schaltung in Chip 10 zugeführt, der für eine Brückenschaltung typischerweise ein Differenzverstärker ist, und, so wie verstärkt, wird dieses Signal einer nachfolgenden Signalverarbeitungsschaltung zur Verfügung gestellt. In einer Situation, in der eingekerbte Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D ausgeformt werden, um für eine Unteranordnung einen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von dem externen angewandten Feld zur Verfügung zu stellen, der charakteristisch ist in der Form einer „squared up" Hystereseschleife, könnte dieser Differenzverstärker mit einem Komparator verbunden werden. In einer Situation, in der die eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D ausgeformt werden, um für eine Unteranordnung einen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von dem externen angewandten Feld zur Verfügung zu stellen, der charakteristisch ist in der Form einer schräg gestellten Hystereseschleife, könnte dieser Differenzverstärker mit einem Datensignalspeicher verbunden werden.
  • Der gerade beschriebene vervollständigte digitale Entkoppler umfasst, dass jede von den eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D eine Charakteristik des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von dem angewandten externen Feld aufweist, wie im Graphen in der 3 gezeigt wird, für den Fall, dass eine Kennlinie zur Verfügung gestellt wird, die die Form einer „squared up" Hystereseschleife aufweist. Eine Ausrichtung der Magnetisie rungsrichtung der „pinning" Schicht 20 in die entgegen gesetzte Richtung weist die Wirkung auf, dass die Hystereseschleife um die senkrechte Widerstandsachse des gezeigten Graphen gedreht wird, die über dem Nullwert auf der Achse des Eingangsfelds zentrierte ist, ohne dabei dargestellte Widerstandswerte um zu vermeiden, den Graphen unklar machen. Eine ergänzende senkrechte Widerstandsachse, die damit angezeigte Widerstandswerte aufweist, wird in diesem Graphen links von dem charakteristischen graphischen Verlauf gezeigt. Eine schräg gestellte Schleife würde Seiten in einem größeren Winkel in Bezug auf die senkrechte Widerstandsachse des graphischen Verlaufs und diese Seiten bedeutend enger zusammen liegend aufweisen.
  • Ein Eingangssignalkonverter für das Umwandeln von digitalen Signalen einer Logikschaltung in CMOS Technologie in kurze Stromauslenkungen an den Anfängen und Enden von in solchen Schaltungen erzeugten Logikwertimpulsen wird in 4 gezeigt unter der Verwendung von monolithischen integrierten Schaltung in solcher CMOS Technologie, obwohl alle in bipolaren und bipolaren CMOS (BICMOS) Technologien realisierten monolithischen integrierten Schaltungen alternativ verwendet werden können. Eine positive elektrische Spannungsversorgung ist im Betrieb zwischen einem positiven Versorgungsanschlusselement 40 und einem Anschlusselement 41 für die Massereferenz verbunden. Logiksignale mit ausgewählten Spannungsgrößenordnungen für die Logikwerte werden aus einer Quelle davon oder aus verschiedenen Quellen zur Verfügung gestellt, von denen jede elektrisch von dem Stromsensor und der anschließenden Schaltung entkoppelt werden muss, die damit verbunden sind. Ein Beispiel für einen Teilbereich solch eines Signals wird in 4B in einem Graphen von v42 in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt. Mit solchen Logiksignalen von solchen Quellen wird ein Signaleingang, 42, versorgt, über einen den Strom begrenzenden Widerstand, 43, auf den Eingang eines gepufferten Ausgangswechselrichters, 44, mit Hysterese. Der Unterschied in der Größenordnung der Schaltschwellen des Eingangssignals für den Schaltwechselrichter 44, der beim Umschalten von einem Ausgangslogikzustand des Wechselrichters auf den Anderen gefunden wird, reduziert das Risiko von unerwünschtem Schaltvorgängen in den Ausgangslogikzuständen dieses Wechselrichters auf Grund des Rauschens, dass das Eingangssignal für diesen begleitet.
  • Der Wechselrichter 44 weist beginnend bei Anschlusselement 40 einen Stapel von Eingangstransistoren auf, wobei die die Source abschließende Region eines p-Kanal Metalloxidfeldeffekttransistors (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor – MOSFET) in diesem Stapel mit diesem Anschlusselement verbunden ist und die seinen den Drain abschließende Region mit der Source eines weiteren solchen Transistors verbunden ist, dessen Drain wiederum mit dem Drain eines n-Kanal MOSFET verbunden ist, um den Ausgang des Wechselrichters auszuformen. Die Source dieses n-Kanal MOSFET ist mit dem Drain von einem weiteren n-Kanal MOSFET verbunden, dessen Source mit dem Referenzanschlusselement 41 verbunden ist. Die Gates von allen vier Transistoren in dem Stapel sind gemeinsam mit dem Eingang des Wechselrichters verbunden. Ein p-Kanal MOSFET mit Rückkopplung ist an seinen abschließenden Regionen zwischen dem Anschlusselement 41 und der Anschlussstelle der p-Kanal MOSFETs zur Verfügung gestellt, und ein n-Kanal MOSFET ist an seinen abschließenden Regionen zwischen dem Anschlusselement 40 und der Anschlussstelle der n-Kanal MOSFETs zur Verfügung gestellt. Die Gates der Rückkopplungstransistoren sind beide mit dem Ausgang des Wechselrichters verbunden. Diese Rückkopplungstransistoren ermöglichen das Einstellen der Schaltpunkte der Stapelwiderstände, um verschiedene Schaltschwellen dafür zur Verfügung zu stellen, den Ausgang des Wechselrichters in einen Logikzustand hoch zu schalten im Vergleich damit diesen Ausgang in einen Logikzustand tief zu schalten.
  • Auch sind die Eingangsgates des Stapels von Eingangstransistoren in dem Wechselrichter 44 mit Hysterese vor elektrischen Spannungen mit übermäßigen Größenordnungen, die möglicherweise auf Grund von elektrischem Rauschen oder anderen Ursachen im Eingangssignal zu diesen auftreten, geschützt durch ein Paar von MOSFETs, von denen jeder als eine Diode zwischen den Eingang 42 und entsprechend dem Versorgungsanschlusselements 40 und dem Referenzanschlusselement 41 geschaltet ist. Ein p-Kanal MOSFET, 45, ist mit einer abschließenden Region davon mit dem Anschlusselement 40 verbunden und mit der anderen verbunden mit dem Eingang 42, wobei sein Gate über einen Widerstand, 46, mit dem Anschlusselement 40 verbunden ist. Ebenso ist ein n-Kanal MOSFET, 47, mit einer abschließenden Region davon mit dem Anschlusselement 41 verbunden und mit der anderen verbunden mit dem Eingang 42, wobei sein Gate auch über einen Widerstand, 48, mit dem Anschlusselement 41 verbunden ist. Auf diese Weise werden Eingangssignalgrößenordnungen eingestellt, um in einem Bereich zwischen einer MOSFET Schwellenspannung oberhalb der elektrischen Spannung, mit der das Anschlusselement 40 versorgt wird, und einer MOSFET Schwellenspannung unterhalb der Massereferenzspannung an Anschlusselement 40 zu bleiben.
  • Ein weiterer Wechselrichter, 49, ein CMOS Wechselrichter in Standardkonfiguration, ist mit seinem Eingang mit dem Ausgang des Wechselrichters 42 mit Hysterese verbunden. Der Wechselrichter 49 weist einen p-Kanal MOSFET und einen n-Kanal MOSFET auf, die mit ihren Drains gemeinsam mit einander verbunden sind, um seinen Ausgang auszuformen und die mit ihren Gates gemeinsam mit einander verbunden sind, um seinen Eingang auszuformen und mit ihren Sourcen mit den Anschlusselementen 40 beziehungsweise 41 verbunden sind. Auf diese Weise entspricht das Logiksignal des Ausgangs von Wechselrichter 45, das dem Eingangssignal an Wechselrichter 44 entspricht, auf Grundlage von den zwei aufeinander folgenden Wechselrichtungen von diesem Eingangssignal, die von den Wechselrichtern 44 und 45 zur Verfügung gestellt werden, im Wesentlichen dem Eingangssignal an Wechselrichter 44, obwohl es durch die Schaltverzögerungen durch die Wechselrichter 44 und 45 verzögert ist. Wenn die Verminderung des Rauschrisikos, die von dem Wechselrichter 44 zur Verfügung gestellt wird, nicht erwünscht wird, kann der Eingang 42 vom Wechselrichter 49 abgeklemmt werden, oder der Ausgang von Wechselrichter 45 kann von der nachfolgenden Schaltung abgeklemmt werden und stattdessen kann der Eingang 42 in jeder der beiden Situationen direkt mit dem Eingang einer solchen nachfolgenden Schaltung verbunden werden, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt, die sich vom Widerstand 43 zu dem Eingang der nachfolgenden Schaltung erstreckt.
  • Die mit entweder dem Ausgang des Wechselrichters 44 mit Hysterese oder dem Eingang 42 über die alternative Verbindung über die gestrichelte Linie verbundene nachfolgende Schaltung umfasst ein Paar von aufeinander folgenden CMOS Wechselrichtern in Standardkonfiguration, 50 und 51 und dann einen weiteren CMOS Wechselrichter in Standardkonfiguration, 52 parallel zu einer Reihe von weiteren CMOS Wechselrichtern in Standardkonfiguration, 53 bis 61. In dieser Kette von Wechselrichtern weist der Wechselrichter 53 ein Ausgangssignal auf, dass dem am Ausgang von Wechselrichter 52 entspricht. In der Reihe nachfolgend auf Wechselrichter 53 sind vier Paare von Wechselrichtern, so dass eine gerade Zahl von Wechselrichtungen des am Ausgang des Wechselrichters 53 zur Verfügung gestellten Signals auftritt, wodurch das Signal am Ausgang von Wechselrichter 61 am Ende der Reihe dem Signal am Ausgang von Wechselrichter 53 entspricht, aber verzögert durch acht Schaltzeiten von Wechselrichtern. (Diese Verzögerungszeit kann weiter gesteigert werden, in dem ein ausgewähltes Maß an Kapazität in diese Reihe eingefügt wird, die der Eingangskapazität von einem der Wechselrichter parallel geschaltet wird, wie zum Beispiel durch die Kapazität in gestrichelter Linie gezeigt wird, die selektiv parallel zu der Eingangskapazität des Wechselrichters 54 zur Verfügung gestellt werden kann).
  • Die Eingangsleiterspule 29 wird zwischen dem Ausgang von Wechselrichter 52 und dem Ausgang von Wechselrichter 61 verbunden gezeigt (mit Unterbrechungen in einer gestrichelten Linie in diesen Verbindungen, um anzuzeigen, dass die monolithische integrierte Schaltung in der der Konverter gemäß 4 zur Verfügung gestellt wird, unterschiedlich ist zu der, in der die Spule 29 zur Verfügung gestellt wird, um auf der einen Seite die elektrische Trennung zwischen dieser Konverterschaltung und der Spule 29 aufrecht zu erhalten und zwischen den eingekerbten Stromsensorunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D auf der anderen Seite) Wenn daher der Logikzustand am Eingang 42 tief ist und eine Zeit vergangen ist, die länger als die durch das Schalten bedingte Fortpflanzungszeit durch die Wechselrichter 44, 49, 50 und 51 plus die durch das Schalten bedingte Fortpflanzungszeit durch die Reihe, werden die Ausgänge beider Wechselrichter 52 und 61 in einem Logikzustand hoch sein, so dass sich beide Enden der Spule 29 im Wesentlichen an der elektrischen Versorgungsspannung auf Anschlusselement 40 befinden werden, so dass es wenigen oder keinen Stromfluss in dieser Spule gibt.
  • Eine Änderung in einen Logikzustand hoch am Eingang 42 führt, folgend auf die durch das Schalten bedingte Fortpflanzungszeit durch die Wechselrichter 44, 49, 50 und 51 zu einem Logikzustand tief am Ausgang von Wechselrichtern 52, so dass das Ende der damit verbundenen Spule 29 im Wesentlichen auf der Referenzspannung der Masse lie gen wird. Auf diese Weise beginnt ein Stromfluss in der Spule 29, der vom Ausgang von Wechselrichter 61 zum Ausgang von Wechselrichter 52 geleitet wird. Folgend auf die weitere durch das Schalten bedingte Fortpflanzungszeit durch die Reihe wechselt der Ausgang von Wechselrichter 61 zu einem Logikzustand tief, wodurch das Ende der damit verbundenen Spule 29 im Wesentlichen auf die Referenzspannung für Masse gelegt wird und der zuvor in der Spule 29 ausgebildete Stromfluss wird beendet. Die Dauer, über die dieser Stromverlauf in der Spule 29 auftrat, wird auf diese Weise von der durch das Schalten bedingten Fortpflanzungszeit durch die Reihe bestimmt, die in erster Linie von der Anzahl der darin vorhandenen Wechselrichter bestimmt wird, und durch den Wert jeder hinzugefügten Kapazität, angezeigt durch den Kondensator in gestrichelten Linien am Eingang von Wechselrichter 54.
  • Auf eine Änderung im Logikzustand an Eingang 42 zurück zu einem Logikzustand tief wird folgend der Fortpflanzungszeit durch die Wechselrichter 44, 49, 50 und 51 ein Logikzustand hoch am Ausgang von Wechselrichter 52 auftreten, so dass das Ende der damit verbundenen Spule 29 im Wesentlichen an der elektrischen Versorgungsspannung auf dem Anschlusselement 40 anliegen wird. Auf diese Weise beginnt der Strom wieder in Spule 29 zu fließen, aber in einer entgegen gesetzten Richtung, jetzt vom Ausgang von Wechselrichter 52 zum Ausgang von Wechselrichter 61 gerichtet. Der weiteren durch das Schalten bedingten Fortpflanzungszeit durch die Reihe folgend, geht der Ausgang von Wechselrichter 61 in einen Logikzustand hoch über, der das damit verbundene Ende der Spule 29 im Wesentlichen auf die elektrische Versorgungsspannung am Anschlusselement 40 legt und wiederum den Stromfluss beendet, der zuvor in der Spule 29 aufgetreten war. Die Dauer, über die dieser Stromverlauf in der Spule 29 auftritt, wird auf diese Weise wieder von der durch das Schalten bedingten Fortpflanzungszeit durch die Reihe bestimmt. Die Stromverläufe in der Spule 29 in Abhängigkeit von der Zeit, die dem in 4B gezeigten Logiksignal entsprechen, werden in dem Graphen der 4C durch i29 in Abhängigkeit von der Zeit gezeigt.
  • Beim Unterbringen der zwei monolithischen integrierten Schaltungschips des Signalentkopplers in einem Gehäuse, von denen ein Chip den Eingangssignalkonverter und der andere den Eingangsleiter oder die Leiterspule, die Brückenschaltung des Stromsensors und die nachfolgende Schaltung enthält, die mit dem Stromsensorausgang verbunden ist, müssen diese Chips elektrisch von einander isoliert gehalten werden, ohne direkte Verbindung der Schaltungen dazwischen, außer mit einer Ausnahme. Diese Ausnahme umfasst natürlich die elektrischen Leiter, die zur Verfügung gestellt werden und sich zwischen den Ausgängen der im Signalkonverterchip ausgeformten Impulsflankenstromstromgeneratorschaltung in dem Signalkonverter, wie zum Beispiel in 4 gezeigt, und den Enden des Eingangsleiters oder der Leiterspule erstrecken und benachbart zu dem Stromsensor in dem anderen Chip zur Verfügung gestellt werden.
  • Daher werden diese Chips bei einem Signalentkoppler in einem Informationsübertragungssystem, in dem die Information in nur einer Richtung durch die Anordnung gesendet wird, typischerweise auf getrennte Trägerstreifensegmente aus Metall montiert werden mit elektrischen Leitern, typischerweise Drahtverbindungen, die sich von Verbindungsfeldern, die elektrisch mit den Ausgängen der Generatorschaltung verbunden sind, die durch die Ausgänge der Wechselrichter 52 und 61 in dem ersten Chip ausgeformt werden, erstrecken zu Verbindungsfeldern 30, die elektrisch mit den Enden des Eingangsleiters oder der Leiterspule 29 in dem zweiten Chip verbunden sind. Außerdem erstrecken sich Drahtverbindungen von Ausgewählten der Gehäuseverbindungsstifte zu den Verbindungsfeldern im ersten Chip, die elektrisch mit den Anschlusselementen der elektrischen Spannungsversorgung der Schaltung und der Spannungsreferenz für Masse der integrierten Schaltung in dem ersten Chip verbunden sind mit dem Signal zum Empfang der Informationseingangssignale, um die darin enthaltene Information zu übertragen. Es kann auch einige Drahtverbindungen geben, die mit Verbindungsfeldern verbunden sind, die wiederum verbunden sind mit verschiedenen Anschlusselementen zur Schaltungssteuerung der Schaltungen in dem ersten Chip.
  • Ebenso erstrecken sich andere Drahtverbindungen von anderen ausgewählten Drahtverbindungen der Gehäuseverbindungsstifte zu den Verbindungsfeldern im zweiten Chip, die elektrisch mit den Anschlusselementen der elektrischen Spannungsversorgung der Schaltung und der Spannungsreferenz für Masse der integrierten Schaltung in dem zweiten Chip verbunden sind (wiederum dient die Massereferenz in diesem zweiten Chip für sowohl die in dem Chip ausgeformte integrierte Schaltung und den Stromsensor zusammen mit seiner entsprechenden Schaltung, die auch in diesem Chip gelagert ist). Dort erstreckt sich auch von einem ausgewählten Stift eine Drahtverbindung, die mit einem Verbindungsfeld verbunden ist, das elektrisch verbunden ist mit dem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung in dem zweiten Chip, der mit dem Ausgang des Stromsensors verbunden ist (oder möglicherweise mit diesem Sensor), um die übertragene Information verfügbar zu machen. Wiederum kann es auch einige Drahtverbindungen geben, die mit Verbindungsfeldern verbunden sind, die wiederum mit verschiedenen Anschlusselementen zur Schaltungssteuerung der Schaltungen in dem zweiten Chip verbunden sind.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von zwei verschiedenen Signalentkopplern in derselben Anordnung, wodurch verschiedene Arten von Information in entgegen gesetzten Richtungen durch dieses Anordnung gesendet werden können. Daher würden zwei unterscheidbare Signalentkoppleranordnungen verwendet werden, eine, um Information aus einer ersten Quelle in der Anordnung an ein erstes Ziel in der Anordnung zu übertragen, und die andere, um Information von einer zweiten Quelle in der Anordnung, die sich möglicherweise in oder nahe bei dem ersten Ziel befindet, zu übertragen zu einem zweiten Ziel in der Anordnung, das sich möglicherweise in oder nahe bei der ersten Quelle befindet.
  • Jedoch können diese zwei Signalentkoppleranordnungen immer noch günstig auf nur zwei monolithischen integrierten Schaltungschips zur Verfügung gestellt werden. Wenn dies so getan wird, wird der erste Signalkonverter, der mit der ersten Informationsquelle verbunden ist, auf einem ersten Chip zur Verfügung gestellt, dessen Konverterausgänge durch Drahtbindungen zwischen Verbindungsfeldern und den Enden der Eingangsleiterspule auf einem zweiten Chip verbunden sind, benachbart zu einem Stromsensor auf diesem zweiten Chip, der durch die nachfolgende Schaltung mit dem ersten Ziel verbunden ist. Ebenso wird der zweite Signalkonverter, der mit der zweiten Informationsquelle verbunden ist, auf dem zweiten Chip zur Verfügung gestellt, der eine gemeinsame elektrische Spannungsversorgung und eine gemeinsame Spannungsreferenz für Masse mit dem Stromsensor des zweiten Chips und eine gerade erwähnte nachfolgende Schaltung teilt. Dieser zweite Signalkonverter weist Konverterausgänge auf, die mit Drahtverbindungen zwischen Verbindungsfeldern mit den Enden der Eingangsleiterspule auf dem ersten Chip verbunden sind, der benachbart ist zu einem Stromsensor auf dem ersten Chip, der durch eine nachfolgende Schaltung mit einem zweiten Ziel verbunden ist. Wieder wird dieser erste Signalkonverter auf dem ersten Chip zur Verfügung gestellt und teilt eine gemeinsame elektrische Spannungsversorgung und eine gemeinsame elektrische Massespannungsreferenz mit dem Stromsensor auf dem ersten Chip und der nachfolgenden Schaltung.
  • Solch eine Anordnung wird in 5 gezeigt, wo zwei Trägerstreifensegmente aus Metall, 70 und 71, entsprechende monolithische integrierte Schaltungschips, 72 und 73, lagern. Verbindungsstifte, 74, die über die Peripherie des Verkapselungsgehäuses aus Kunststoff oder die Baugruppe, gekennzeichnet durch einen gestrichelten Gehäuseumriss, hervorstehen, werden durch Drahtverbindungen zusammengeschaltet, die als gebogene Linien gezeigt werden und sich von dort zu Verbindungsfeldern erstrecken, die als kleine Quadrate gezeigt werden. Die Verbindungsfelder dienen dazu, die Verbindungsdrähte elektrisch mit den Anschlusselementen der Spannungsversorgung und den Anschlusselementen der Massereferenzspannung, mit den Anschlusselementen des Eingangssignals und den Anschlusselementen des Ausgangssignals und den nicht getrennt gekennzeichneten Steuerungsanschlusselementen der Schaltung zu verbinden. Jedoch wird eine Eingangsleiterspule, 29', gezeigt, die mit einem Paar von Verbindungsfeldern, 30', auf einem Chip 70 verbunden ist, zu dem sich Verbindungsdrähte von einem Paar von Verbindungsfeldern, 52' und 61' auf Chip 71 erstrecken, die verbunden sind mit den entsprechenden Wechselrichtern in dem Generatorschaltkreis für die Impulskantenstromverläufe in Chip 71. Ebenso wird eine Eingangsleiterspule, 29'', gezeigt, die mit einem Paar von Verbindungsfeldern, 30'', auf einem Chip 71 verbunden ist, zu dem sich Verbindungsdrähte von einem Paar von Verbindungsfeldern, 52'' und 61'' auf Chip 70 erstrecken, die verbunden sind mit den entsprechenden Wechselrichtern in dem Generatorschaltkreis für die Impulskantenstromverläufe in Chip 70. Auf diese Weise umfassen die numerischen Kennzeichnungen mit einem einzelnen hoch gesetzten Strich Anordnungen in einem Signalentkoppler und die numerischen Kennzeichnungen mit zwei hoch gesetzten Strichen Anordnungen in dem anderen Signalentkoppler zur Übertragung von Information in einer Richtung entgegen gesetzt zu der in der der erste Signalentkoppler verwendet werden soll, um Information zu übertragen.
  • Verschiedene Veränderungen können an der oben beschriebenen Anordnung vorgenommen werden, um deren Leistung zu verändern oder zu verbessern. Ein Strom in der Eingangsleiterspule 29 führt durch die Erzeugung von magnetischen Feldern senkrecht zur Easy Axis der durch die Schichten 16 und 17 ausgeformten zusammengesetzten ferromagnetischen Schicht zur Umschaltung der Ausrichtung der Magnetisierungsrichtung darin in einem wesentlichen Grad durch Wandbewegung in der magnetischen Domäne darin, die langsamer ist als die Umschaltung der Ausrichtungsrichtung durch Drehung der Magnetisierung. Schnelleres Umschalten kann oft durch Erzeugen von Magnetfeldern in einem Winkel zur Easy Axis des Materials erzielt werden, da dann die drehende Umschaltung dazu tendiert zu dominieren. Der optimale Winkel hängt von solchen Faktoren wie den Arten der verwendeten Materialien und den verwendeten Geometrien zusammen mit anderen strukturellen Details ab, wird aber typischerweise im Bereich von 45° bis 90° liegen. Felder in einem Winkel in Bezug auf diese Easy Axis zu erzeugen, kann erreicht werden entweder durch Drehung des Eingangsleiters oder der Leiterspule 29 in Bezug auf die eingekerbten Widerstandsunteranordnungen 23A, 23B, 23C und 23D in der Anordnung gemäß 1A, oder umgekehrt. 6 zeigt einen Widerstandsunteranordnung, 23B', die eine Abänderung der Widerstandsunteranordnung, 23B, gemäß 1A darstellt, wobei die Hauptausdehnung dieser Unteranordnung in 6 verkippt ist, um diese als Ersatz für die Unteranordnung, 23B, gemäß 1A zu verwenden. Ähnliche Ersetzungen können für die anderen Widerstandsunteranordnungen in 1A gemacht werden, so dass sie alle in einem Winkel sind in Bezug auf die Magnetfelder, die von Strömen im Leiter 29 erzeugte werden, der von 90° abweicht. Auch kann die auf Domänenwandbewegung basierte Umschaltung der Magnetisierungsrichtung in dem Maß in dem sie auftritt schneller gemacht werden durch Reduzieren des „pinnings" der Domänenwände, das ihre Bewegung behindert. Eine Art dies zu tun ist, die Enden der Hauptabmessungen der Widerstandsunteranordnungen anzuspitzen, wie in 7 für eine von ihnen gezeigt, die hier als 23B'' bezeichnet wird. Eine ähnliche Geometrie würde für jede in der Anordnung der 1A verwendet werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennen Arbeitskräfte, die in der Technik ausgebildet sind, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können.

Claims (7)

  1. Strombestimmer (1 und 2), um an einem Ausgang (24G) davon die elektrische Signale der Entsprechungen von Eingangsströmen zur Verfügung zu stellen, die darin von einer Quelle solcher Ströme zur Verfügung gestellt werden, wobei der Strombestimmer nachfolgendes umfasst: ein Substrat (10, 11); einen auf dem Substrat gelagerten Eingangsleiter (29, 30), der dazu geeignet ist, die Eingangsströme durch diesen hindurch zu leiten; und einen ersten Stromsensor (23A), der auf dem Substrat (10, 11) benachbart, jedoch räumlich getrennt davon gelagert ist, wodurch der Eingangsleiter (29, 30) auf dem Substrat (10, 11) elektrisch isoliert ist von jeder Schaltkreisverbindung darin, aber platziert ist in jenen magnetischen Feldern, die von den Eingangsströmen herrühren, wobei der erste Stromsensor (23A) aus einer Vielzahl von magnetwiderstandsbeständigen, anisotropen, ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) ausgeformt ist, von denen mindestens zwei (16, 17, 19) durch eine dazwischen angeordnete nichtmagnetische Schicht (18) von einander getrennt sind und wobei eine (19) der zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) eine Magnetisierung aufweist, die im Wesentlichen in einer ausgewählten Richtung aufrecht erhalten wird, obwohl die von dem Eingangsstrom herrührenden magnetischen Felder Umkehrungen der Richtung der Magnetisierung der einen verbleibenden (16, 17) der zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die eine verbleibende der zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten eine Easy Axis aufweist die sich in einer Richtung erstreckt, die ausgewählt wird aus von im Wesentlichen parallel zu und bis im Wesentlichen senkrecht zu der ausgewählten Richtung und wobei der erste Stromsensor (23A) seine grundlegende Ausdehnung entlang einer ersten Richtung auf dem Substrat (10, 11) aufweist, die ausgewählt ist zu von im Wesentlichen parallel zu und bis im Wesentlichen senkrecht zu der ausgewählten Richtung und wobei der Eingangslei ter (29, 30) seine grundlegende Ausdehnung entlang einer zweiten Richtung auf dem Substrat (10, 11) aufweist, die ausgewählt ist zu parallel zu oder abweichend von der ersten Richtung.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass eine (19) der zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) von dem ersten Stromsensor (23A), der eine Magnetisierung aufweist, die im Wesentlichen in einer ausgewählten Richtung aufrecht erhalten wird, eine höhere effektive Koerzitivfeldstärke aufweist, als dies die eine (16, 17) verbleibende der zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16 17, 19) tut.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine antiferromagnetische Schicht (20), die auf einer bedeutenden Oberfläche dieser einen (19) der besagten zwei ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) von besagtem erstem Stromsensor (23A) platziert ist, der eine Magnetisierung aufweist, die im Wesentlichen in der ausgewählten Richtung aufrecht erhalten wird.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet durch einen Signalkonverter (4), der einen Eingang (42) aufweist, um Eingangssignale zu empfangen und ein Paar von Ausgängen (52, 61), zwischen denen der Eingangsleiter (29, 30) elektrisch verbunden ist, um die Eingangsströme darin zur Verfügung zu stellen, die den Eingangssignalen entsprechen, wobei der Signalkonverter die Eingangsströme durch den Eingangsleiter (29, 30) zur Verfügung stellt mit Größenordnungen, die anders über die Zeit verteilt sind als die Größenordnungen von den Eingangssignalen und wobei der Signalkonverter auf einem Eingangssubstrat ausgeformt ist, welches von dem Substrat (10, 11) von dem Strombestimmer getrennt ist und in einem Gehäuse zur Verfügung gestellt wird, das beiden gemeinsam ist.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht des Materials (35) eine wesentliche magnetische Permeabilität zeigt, die sowohl nahe bei dem Eingangsleiter als auch bei dem ersten Stromsensor platziert ist, um als ein Magnetfeldkonzentrator zu dienen.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 11) weiterhin eine monolithische integrierte (10) umfasst, die elektronische Schaltungskomponenten enthält, von denen mindestens eine elektrisch mit dem ersten Stromsensor (23A) verbunden ist, und wobei die monolithische integrierte Schaltungsanordnung (10), die elektronische Schaltungskomponenten umfasst und der erste Stromsensor (23A) zu einer elektrischen Schaltung verbunden sind, die eine gemeinsame Spannungsreferenz aufweist.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Stromsensor (23B), der auf dem Substrat (10, 11) benachbart, jedoch räumlich getrennt davon gelagert ist, wodurch der Eingangsleiter (29, 30) auf dem Substrat (10, 11) elektrisch isoliert ist von jeder Schaltkreisverbindung darin, aber platziert ist in jenen magnetischen Feldern, die von Eingangsströmen herrühren, die in dem Eingangsleiter (29, 30) auftreten, wobei der zweite Stromsensor (23B) aus einer Vielzahl von magnetwiderstandsbeständigen, anisotropen, ferromagnetischen Dünnfilmschichten (16, 17, 19) ausgeformt ist, von denen mindestens zwei (16, 17, 19) durch eine dazwischen angeordnete nichtmagnetische Schicht (18) von einander getrennt sind und wobei jeder der den ersten und zweiten Stromsensoren (23A, 23B) elektrisch verbunden ist mit einem entsprechenden aus einem Paar von effektiven Widerständen (23C, 23D), die Paarelemente (23C, 23D) sind, die elektrisch miteinander verbunden sind und wobei eines (23D) der Paarelemente (23C, 23D) über eine Quelle elektrischer Stromversorgung (24E, 24F) elektrisch in Serie verbunden ist mit dem ersten Stromsensor (23A) und wobei das verbleibende Paarelement (23C) über eine Quelle elektrischer Stromversorgung (24E, 24F) elektrisch in Serie verbunden ist mit dem zweiten Stromsensor (23B), um einen Brückenschaltkreis auszuformen und wobei die ersten und zweiten Stromsensoren (23A, 23B) im Wesentlichen symmetrisch platzierte sind in Bezug auf den Eingangsleiter (29, 30), der darüber quert.
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