[發明專利]用于測量磁場的方向和/或強度的裝置

無效

• 申請號: 200980140761.4
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN102187240A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: F·沙茨
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R33/04;G01R33/07
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

技術領域

本發明涉及一種用于測量磁場的方向和/或強度的裝置，包括用于檢測第一空間方向上的第一磁場分量的第一傳感器，用于檢測第二空間方向上的第二磁場分量的第二傳感器和用于檢測第三空間方向上的第三磁場分量的第三傳感器。

背景技術

開始部分所述類型的裝置例如可以用于測量地磁場的方向和強度。測量到的地磁場方向例如可以通過數字羅盤的形式顯現給使用者。此外，導航系統或自動駕駛儀可以使用這些測量值以控制車輛、飛機或船只。

為了三維檢測磁場的方向、例如地磁場的方向，必須檢測全部三個空間方向。為此，在現有技術中例如提出，使用霍爾傳感器。但是，對于這種解決方案，以下事實是不利的：僅僅可以足夠準確地確定垂直于傳感器平面的場分量。相反，不可能足夠準確地測量傳感器平面中的兩個場分量。因此，對全部三個磁場空間方向的檢測需要多個霍爾傳感器，這些霍爾傳感器分別彼此正交地布置。

由此，用于三維測量磁場的方向和/或強度的裝置在制造時制造耗費很高。此外，這種根據現有技術的裝置需要相對較大的結構空間。

發明內容

從現有技術出發，本發明的任務在于，提供一種用于三維測量磁場的方向和/或強度的裝置，其具有小的結構尺寸并且可簡單且成本有利地進行制造。

根據本發明，所述任務通過一種用于測量磁場的方向和/或強度的裝置解決，其包含用于檢測第一空間方向上的第一磁場分量的第一傳感器、用于檢測第二空間方向上的第二磁場分量的第二傳感器和用于檢測第三空間方向上的第三磁場分量的第三傳感器，其中，第一傳感器包含至少一個霍爾傳感器并且第二和/或第三傳感器包含至少一個磁通門傳感器。

根據本發明建出：至少一個霍爾傳感器與至少一個磁通門傳感器進行組合。在此，所述霍爾傳感器以最大靈敏度檢測垂直于傳感器表面的磁場分量。相反，磁通門傳感器設置用于檢測傳感器平面內的磁場分量。因此，至少一個霍爾傳感器和至少一個磁通門傳感器可以節省空間地設置在一個平面中，例如設置在一個唯一的半導體襯底上。只要設置至少兩個大致圍成直角的磁通門傳感器，則可以檢測全部三個空間方向上的磁場，不需要與第一半導體襯底成直角的第二半導體襯底。因此，根據本發明提出的傳感器節省了結構高度并且可簡單地進行制造。

在本發明的一個優選的進一步構型中，包含霍爾傳感器和磁通門傳感器的半導體襯底包括至少一個另外的部件。借助于這些附加的部件，例如可以進行傳感器的供電或者測量值檢測。此外，這些部件可被用于對傳感器的輸出值進行可信度測試、放大、鑒別或者數字化。

本發明的另一個優選構型可以規定，對于每個空間方向設置多個傳感器，以便以此方式通過冗余的測量來提高裝置的可靠性。

在本發明的另一個進一步構型中提出，通過平面線圈技術或3D微線圈技術在半導體襯底上制造至少一個磁通門傳感器。在此，磁通門傳感器例如可以設置在一個或在兩個金屬平面中。以此方式，可以在一個工序中在半導體襯底上制造磁通門傳感器連同霍爾傳感器以及其它電子部件。

根據本發明提出的裝置尤其可被用于測量地磁場的方向和/或強度。所述裝置尤其適用于消費類電子產品，例如移動電話、PDA或導航設備。

以下根據一個實施例更詳細地說明本發明，但不限制一般的發明構思。

附圖說明

附圖示出：

圖1：組件在襯底上的布置。

具體實施方式

根據圖1的裝置設置在襯底10上。在此，襯底10包括例如一個半導體襯底，尤其是一個硅襯底。為了調節可預給定的傳導率，半導體襯底10可以設有摻雜物質。為了防止襯底10與設置在襯底10的表面上的部件之間的電短路，襯底10的表面可以涂敷有絕緣體。在此，所述絕緣體尤其可以包含氮化硅、二氧化硅或氮氧化硅。

在襯底10的表面上設置有霍爾傳感器12。在此，霍爾傳感器12包括一個在空間上限界的區域，所述區域包含具有高載流子遷移率的半導體材料。沿著霍爾傳感器12的方向，在傳感器工作時施加一個電場，所述電場引起流過傳感器的電流。在存在在垂直于襯底10的表面的方向上起作用的磁場時，在霍爾傳感器12上可以在與電流正交的方向上測量到電壓，所述電壓隨著磁場的場強而升高。因此，霍爾傳感器12用于測量磁場的垂直于半導體襯底10的表面的場分量。

也可以通過本身公知的方式通過結構化半導體襯底10來制造霍爾傳感器12。在本發明的另一個實施方式中，氣態的霍爾傳感器12的材料被沉積在半導體襯底的表面上并且隨后被結構化以及設置金屬的連接接觸單元。