[實用新型]一種獨立封裝的橋式磁場角度傳感器

有效

• 申請號: 201120160659.5
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN202119390U
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克;沈衛鋒;王建國;張小軍;雷嘯鋒;金英西;薛松生
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01R33/09
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;李艷

技術領域

本實用新型涉及一種采用MTJ或GMR元件的角度傳感器，特別的是一種能夠采用標準的半導體封裝技術集成到單一芯片的角度傳感器。

背景技術

磁性傳感器廣泛的用于現代測量系統，用來檢測多種物理量，包括但不限于磁場強度、電流、位置、位移、方向等各種物理量。之前已有多種傳感器可以用來測量磁場及其它物理量。但是，這些技術都具有各自的局限性，比如，受到尺寸過大，靈敏度低，動態范圍小，成本高，穩定性等各種因素的限制。因此，發展一種磁性傳感器，尤其是能方便的與半導體器件和集成電路集成在一起，并易于制造的磁傳感器仍然是一種非常迫切的需要。

磁隧道結（MTJ）傳感器具有靈敏度高，尺寸小，低成本，功耗低的特點。雖然MTJ器件可以很好的與標準的半導體制造工藝兼容，但沒有一種低成本量產制造高靈敏度，低成本的MTJ磁傳感器的有效方法。尤其是，量產時MTJ工藝和后端的封裝工藝之間所存在的困難，同時，在將MTJ元件組成全橋傳感器時，匹配MTJ傳感器的磁電阻響應被證明存在很大困難。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提供一種獨立封裝的橋式磁場角度傳感器，可用于測量磁場的角度值。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種獨立封裝的橋式磁場角度傳感器，該傳感器包括兩個半橋傳感器，每個半橋傳感器包括一個傳感器芯片，其中一個磁電阻芯片相對另一個磁電阻芯片旋轉90度排列，傳感器芯片被固定在標準的半導體封裝的引線框上，每個傳感器芯片包括一阻止固定的參考電阻和一響應于外磁場改變的感應電阻；每個參考電阻和感應電阻包括多個MTJ或GMR傳感器元件，這些MTJ或GMR傳感器元件作為單獨的磁電阻元件以陣列的形式相互連接，每個參考電阻和感應電阻還包括條形永磁鐵，在各列磁電阻元件中間為磁電阻元件提供偏置場；所述感應電阻的電阻值與外磁場在磁電阻傳輸曲線的一段范圍內呈線性的關系；該傳感器芯片的引線焊盤設置為使磁電阻元件的每個引腳用于連接多條接合線；磁電阻傳感器芯片相互之間以及與引線框之間都通過引線接合連接，以構成一橋式傳感器；引線框和傳感器芯片密封在塑料之中，以形成一標準的半導體封裝。

一個獨立封裝的橋式磁場角度傳感器，該傳感器包括兩個全橋傳感器，每個全橋傳感器包括一兩個半橋傳感器，每個半橋傳感器包括一個MTJ或GMR磁電阻傳感器芯片，該傳感器芯片被固定在標準半導體封裝的引線框上；每個傳感器芯片包括一阻值固定的參考電阻和一響應于外磁場改變阻值的感應電阻；每個參考電阻和感應電阻包括多個MTJ或GMR傳感器元件，這些MTJ或GMR傳感器元件作為單獨的磁電阻元件以陣列的形式相互連接，每個參考電阻和感應電阻還包括條形永磁鐵，在各列磁電阻元件中間為磁電阻元件提供偏置場；感應電阻的電阻值與外磁場在磁電阻傳輸曲線的一段范圍內呈線性的關系；傳感器芯片的引線焊盤設置為使磁電阻元件的每個引腳可以連接多條接合線；磁電阻傳感器芯片相互之間以及與引線框之間都通過引線接合連接，以構成一橋式傳感器；引線框和傳感器芯片密封在塑料之中，以形成一標準的半導體封裝。

優選地，第一個全橋傳感器中的一個傳感器芯片與該全橋傳感器種的另外一個傳感器芯片同向排布，第二個全橋傳感器中的一個傳感器芯片相對該全橋傳感器中的另外一個傳感器芯片旋轉90度排布。

優選地，第一個全橋傳感器中的一個傳感器芯片與該全橋傳感器種的另外一個傳感器芯片同向排布，第二個全橋傳感器中的一個傳感器芯片相對該全橋傳感器種的另外一個傳感器芯片旋轉90度排布。

優選地，所述磁電阻元件呈橢圓形。

優選地，所述參考電阻的磁電阻元件與所述感應電阻的磁電阻元件具有不同的形狀比例。

優選地，所述參考電阻被一個或幾個磁屏蔽層從外磁場中隔離開來。

優選地，所述傳感器芯片上設置有用于驅動其工作的偏置電壓或偏置電流。

優選地，所述傳感器芯片在裝配之前進行測試和分級，以使傳輸特性曲線更好地匹配。

優選地，采用并排的方式設置橋式磁場角度傳感器以用于檢測低磁場梯度的角度。

優選地，采用共同中心的方式設置橋式磁場角度傳感器以用于檢測高磁場梯度的角度。

附圖說明