FR2870001A1 - Magnetic detector incorporating a detector element linked to a work magnet by a magnetic flux conducting adhesive paste, for detecting linear or rotational movement of a sensor - Google Patents
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Abstract
Description
2870001 12870001 1
L'invention concerne un agencement de détecteur magnétique, notamment destiné à détecter un mouvement ou une position d'éléments de capteur déplacés linéairement ou en rotation, et comprenant, au moins un élément de détecteur sensible à un champ magnétique, dont les propriétés électriques peuvent être modifiées en fonction d'un champ magnétique d'un aimant de travail, qui peut être influencé par un élément de capteur déplacé, et comprenant également un élément de conduction de flux entre l'élément de détecteur et l'aimant de travail. The invention relates to a magnetic sensor arrangement, in particular for detecting a movement or a position of sensor elements displaced linearly or in rotation, and comprising at least one magnetic field sensitive detector element whose electrical properties can be modified according to a magnetic field of a working magnet, which can be influenced by a displaced sensor element, and also comprising a flux conduction element between the detector element and the working magnet.
Il est connu en soi, que des détecteurs sensibles à un champ magnétique trouvent leur application dans de nombreux domaines où l'on souhaite une détection sans contact d'un mouvement ou d'une position. Par exemple dans le cas d'éléments de capteur passifs, qui sont réalisés en un matériau magnétique doux, le champ magnétique est produit par un aimant de travail qui est relié de manière fixe à l'élément de détecteur. L'élément de détecteur mesure l'influence du champ magnétique de l'aimant de travail, qui est produite par le mouvement des éléments de capteur. It is known per se, that detectors sensitive to a magnetic field find their application in many areas where it is desired a contactless detection of a movement or a position. For example, in the case of passive sensor elements, which are made of a soft magnetic material, the magnetic field is produced by a working magnet which is fixedly connected to the detector element. The sensor element measures the influence of the magnetic field of the working magnet, which is produced by the movement of the sensor elements.
Pour améliorer ce champ de travail dans le circuit magnétique, on utilise dans de nombreux agencements de détecteurs magnétiques, des pièces de conduction de flux ou des disques de conduction de flux. Ceux-ci sont constitués de matériaux magnétiques doux, durs, et sont utilisés sous de nombreuses formes et de nombreuses grandeurs. Sur ces pièces de conduction de flux ou ces disques de conduction de flux, sont positionnés les éléments sensitifs de détection respectivement utilisés, par exemple des circuits intégrés spéciaux, en tant que 2870001 2 détecteurs sensibles aux champs magnétiques. D'après le document DE 197 53 775 Al, il est par exemple connu que dans un agencement de détecteur magnétique comprenant un élément de Hall en tant que détecteur de déplacement, on utilise également des pièces de conduction de flux en un matériau conducteur sur le plan magnétique, pour diriger ou guider les lignes de flux magnétique. To improve this field of work in the magnetic circuit, there are used in many arrangements of magnetic detectors, flow conduction parts or flow conduction discs. These consist of soft, hard magnetic materials and are used in many forms and sizes. On these flow conduction pieces or flow conduction discs, the sensing sensing elements respectively used, for example, special integrated circuits, are positioned as magnetic field sensitive detectors 2870001. According to DE 197 53 775 A1, it is known, for example, that in a magnetic sensor arrangement comprising a Hall element as a displacement sensor, flow conduction parts made of a conductive material are also used. magnetic plane, to direct or guide the magnetic flux lines.
Pour la fabrication de tels agencements de détecteurs magnétiques comprenant des pièces de conduction de flux séparées, la nécessité d'un grand nombre d'étapes de processus pour l'assemblage de l'agencement, peut éventuellement s'avérer désavantageuse. Par ailleurs, la disponibilité limitée de tôles de dimensions quelconques en tant que pièces ou disques de conduction de flux, et la difficulté d'usinage ou de transformation des matériaux le plus souvent très minces, par exemple le pliage lors de l'opération de découpage à la matrice, et le positionnement délicat ainsi que la fixation difficile des éléments sensitifs par rapport à l'aimant, posent problème lors de la fabrication. For the manufacture of such magnetic sensor arrangements comprising separate flow conduction pieces, the need for a large number of process steps for assembling the arrangement may be disadvantageous. Moreover, the limited availability of sheets of any size as flow conduction parts or disks, and the difficulty of machining or processing materials that are often very thin, for example folding during the cutting operation the matrix, and the delicate positioning and difficult attachment of sensory elements relative to the magnet, are problematic during manufacture.
On connaît en soi, d'après le document WO 03/041095 Al, des fluides dits ferro-fluides, qui ne présentent 25 toutefois aucune propriété d'adhésivité. WO 03/041095 A1 discloses, in itself, so-called ferro-fluid fluids, which however do not exhibit any tackiness properties.
Le but de l'invention consiste à développer un agencement de détecteur magnétique du type de celui mentionné en introduction, dont la fabrication soit 30 simplifiée. The object of the invention is to develop a magnetic sensor arrangement of the type mentioned in the introduction, the manufacture of which is simplified.
Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un agencement de détecteur magnétique du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que l'élément de conduction de flux est constitué d'une pâte de conduction de flux magnétique, qui réalise une liaison 2870001 3 mécanique de l'aimant de travail avec l'élément de détecteur. According to the invention, this object is attained for a magnetic sensor arrangement of the type mentioned in the introduction, thanks to the fact that the flux conduction element consists of a magnetic flux conduction paste, which performs a link 2870001 3 mechanics of the working magnet with the detector element.
Un agencement de détecteur magnétique du type de celui mentionné en introduction comprend au moins un élément de détecteur sensible à un champ magnétique, dont les propriétés électriques peuvent être modifiées en fonction d'un champ magnétique d'un aimant de travail. Le champ magnétique de travail peut être influencé par un élément de capteur passif, déplacé, et, à l'aide d'un élément de conduction de flux, qui conformément à l'invention est constitué d'une pâte de conduction de flux magnétique, on consolide le champ magnétique de travail, et l'on établit simultanément, en plus, de manière avantageuse, une liaison mécanique entre l'élément de détecteur et l'aimant de travail. A magnetic sensor arrangement of the type mentioned in the introduction comprises at least one magnetic field sensitive detector element whose electrical properties can be modified according to a magnetic field of a working magnet. The magnetic field of work can be influenced by a moving sensor element, moved, and, using a flux conduction element, which according to the invention consists of a magnetic flux conduction paste, the magnetic field of work is consolidated, and a mechanical connection between the sensor element and the working magnet is also advantageously established simultaneously.
De préférence, la pâte de conduction de flux est ici formée par une pâte adhésive ou mastic adhésif présentant une charge de particules conductrices sur le plan magnétique. La pâte adhésive peut par exemple être formée, en tant que base, par un mélange de colles époxydes, et les particules conductrices sur le plan magnétique dans la pâte de conduction de flux, sont constituées d'un matériau à propriétés de matériau magnétique doux, par exemple une poudre de MnZnFe. Preferably, the flow conduction paste is here formed by an adhesive paste or adhesive putty having a charge of magnetically conductive particles. The adhesive paste may for example be formed as a base by a mixture of epoxy adhesives, and the magnetically conductive particles in the flow conduction paste, are made of a material with properties of soft magnetic material, for example a powder of MnZnFe.
On connaît déjà en soi, des vernis et des émulsions magnétiques, dans des bandes magnétiques, des cartes magnétiques et des encodeurs dits magnétiques. Ils sont alors constitués de poudres magnétiques dures qui sont noyées dans une matrice de substance adhésive ou de colle. Les propriétés d'adhésivité se limitent ici toutefois à l'adhésion du film sur son support, et ne présentent pas d'autres fonctions. Ils ne satisfont pas à des conditions supplémentaires, telles que par exemple le couplage en tant que colle, entre deux éléments, avec prise en compte de coefficients de dilatation thermique comme cela est absolument nécessaire dans le cas du collage de circuits intégrés sur un support, lorsque l'on doit éviter des contraintes mécaniques. Magnetic varnishes and emulsions are already known per se, in magnetic tapes, magnetic cards and so-called magnetic encoders. They are then made of hard magnetic powders which are embedded in a matrix of adhesive substance or glue. The adhesive properties are limited here however to the adhesion of the film on its support, and do not have other functions. They do not satisfy additional conditions, such as, for example, coupling as glue between two elements, taking into account coefficients of thermal expansion, as is absolutely necessary in the case of bonding integrated circuits to a support, when one must avoid mechanical stresses.
Selon l'invention, on concrétise avantageusement la combinaison de la conduction du flux magnétique et la fonction de collage, dans une couche. La pâte de conduction de flux magnétique utilisée à cet effet, sert à la liaison d'un circuit intégré enveloppé, ou d'une pastille ou puce de silicium non enveloppée en tant qu'élément de détecteur, à un aimant de travail, et simultanément à l'homogénéisation du champ magnétique de cet aimant de travail dans l'élément de détecteur, en prenant en compte les paramètres nécessaires par exemple dans le domaine de la construction automobile, tels que par exemple une stabilité élevée à la température et un coefficient de dilatation thermique approprié. According to the invention, the combination of the conduction of the magnetic flux and the bonding function is advantageously embodied in a layer. The magnetic flux conduction paste used for this purpose is used for connecting an enveloped integrated circuit, or a non-enveloped silicon chip or chip as a detector element, to a working magnet, and simultaneously the homogenization of the magnetic field of this working magnet in the detector element, taking into account the necessary parameters, for example in the field of automobile construction, such as, for example, a high temperature stability and a coefficient of appropriate thermal expansion.
Dans le cas de l'invention, une pâte adhésive est chargée de particules conductrices sur le plan magnétique, et l'on réalise ainsi de manière particulièrement avantageuse, la combinaison de propriétés d'adhésivité et de conduction de flux magnétique. Conformément à l'invention, un procédé de fabrication d'un agencement de détecteur magnétique tel qu'il vient d'être décrit, est caractérisé en ce que l'on applique la pâte de conduction de flux sur l'aimant de travail, et l'on relie ensuite l'élément de détecteur à la pâte de conduction de flux. Dans le cadre de ce procédé de fabrication, il est possible de réaliser par une application par sérigraphie ou distribuée, pratiquement toutes formes quelconques et toutes épaisseurs de la pâte de conduction de flux magnétique. Par ailleurs, il est également possible de diminuer de manière simple, la profondeur de réalisation de l'agencement de détecteur magnétique, lors de la fabrication, puisque le nombre des étapes de processus est réduit par la combinaison des fonctions de collage et de conduction de flux. Grâce à la suppression d'un élément, on améliore en outre nettement la précision de positionnement du circuit intégré en tant qu'élément de détecteur. In the case of the invention, an adhesive paste is charged with magnetically conductive particles, and the combination of adhesiveness and magnetic flux conduction properties is thus particularly advantageously achieved. According to the invention, a method of manufacturing a magnetic sensor arrangement as just described, is characterized in that the flow conduction paste is applied to the working magnet, and the sensor element is then connected to the flow conduction paste. As part of this manufacturing process, it is possible to perform, by screen-printing or distributed application, virtually any arbitrary shape and thickness of the magnetic flux conduction paste. Moreover, it is also possible to reduce in a simple way, the depth of realization of the magnetic sensor arrangement, during manufacture, since the number of process steps is reduced by the combination of the bonding and conduction functions of flux. By removing an element, the positioning accuracy of the integrated circuit as a sensor element is also greatly improved.
Un exemple de réalisation de l'invention va être explicité dans la suite, au regard du dessin annexé, qui montre. An exemplary embodiment of the invention will be explained in the following, with reference to the appended drawing, which shows.
Fig. 1 une vue de principe d'un agencement de détecteur magnétique selon l'état de la technique, comprenant une pièce de conduction de flux séparée ou distincte, entre l'élément de détecteur et un aimant de travail, et Fig. 2 un exemple de réalisation d'un agencement de détecteur magnétique selon l'invention, comprenant une pâte de conduction de flux entre l'élément de détecteur et l'aimant de travail. Fig. 1 a principle view of a magnetic sensor arrangement according to the state of the art, comprising a separate or distinct flux conducting piece, between the detector element and a working magnet, and FIG. An exemplary embodiment of a magnetic sensor arrangement according to the invention comprising a flow conduction paste between the sensor element and the working magnet.
La figure 1 montre une vue de principe d'un agencement de détecteur magnétique 1 selon l'état de la technique, dans lequel, sur un aimant de travail 2, est placée une pièce de conduction de flux 3 ou un disque de conduction de flux. A l'aide d'une couche de colle ou de matériau adhésif 4, est fixé un circuit intégré enveloppé ou une puce de silicium non enveloppée en tant qu'élément de détecteur 5 destiné à la détection sans contact du mouvement ou de la position d'un élément de capteur ici non montré et se trouvant au-dessus de l'élément de détecteur 5. FIG. 1 shows a basic view of a magnetic sensor arrangement 1 according to the state of the art, in which, on a working magnet 2, a flow conduction piece 3 or a flow conduction disc is placed. . With the aid of a layer of adhesive or adhesive material 4, a wrapped integrated circuit or a non-enveloped silicon chip is fixed as a detector element 5 intended for the non-contact detection of the movement or the position of the a sensor element not shown here and located above the detector element 5.
2870001 6 Sur la figure 2 est représentée une esquisse de principe de la liaison conforme à l'invention, de l'élément de détecteur 5 à l'agencement de détecteur magnétique 1, avec mise en uvre d'une pâte de conduction de flux magnétique 6. On peut ici constater que l'on obtient une réduction du nombre des pièces et ainsi également une amélioration du positionnement de l'élément de détecteur 5. En outre, la distance de la puce de silicium en tant qu'élément de détecteur 5, à l'aimant de travail 2, est ici diminuée, ce qui conduit une augmentation supplémentaire de la densité de flux magnétique dans l'élément de détecteur 5. In FIG. 2 is shown a basic sketch of the connection according to the invention, from the detector element 5 to the magnetic detector arrangement 1, with the implementation of a magnetic flux conduction paste. 6. It can be seen here that a reduction in the number of parts is obtained and thus also an improvement in the positioning of the detector element 5. In addition, the distance of the silicon chip as a detector element 5 , to the working magnet 2, is here reduced, which leads to a further increase of the magnetic flux density in the detector element 5.
La pâte ou le mastic de conduction de flux 6 peut être très facilement adapté aux formes les plus diverses de l'aimant de travail 2. Pour la fabrication de la pâte de conduction de flux magnétique 6, il est possible d'utiliser en tant que base, un mélange de colles époxydes usuel, auquel on additionne en tant que charge, un matériau à propriétés de matériau magnétique doux, par exemple une poudre de MnZnFe. Les propriétés de matériau magnétique doux de la pâte de conduction de flux magnétique 6 peuvent ici être adaptées et ajustées par l'intermédiaire du degré de charge ainsi que par la composition précise de la poudre. The flow conduction paste or putty 6 can be very easily adapted to the most diverse forms of the working magnet 2. For the manufacture of the magnetic flux conduction paste 6, it is possible to use as base, a mixture of epoxy adhesives customary, which is added as a filler, a material with properties of soft magnetic material, for example an MnZnFe powder. The properties of soft magnetic material of the magnetic flux conduction paste 6 can here be adapted and adjusted through the degree of charge as well as by the precise composition of the powder.
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