傳感器裝置、用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法和用于求取沿至少一個空 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，其具有：布置在至少一個承載面(16)上的至少一個磁芯(10)，所述至少一個磁芯包括至少一種軟磁材料(12)，并且對于所述至少一個磁芯(10)能夠分別限定一個中間縱向平面(18)，所述中間縱向平面垂直于所述承載面(16)地定向并且將相應(yīng)的磁芯(10)分為具有相同質(zhì)量的兩個半部，其中，在所述至少一個磁芯(10)上、環(huán)繞所述至少一個磁芯(10)和/或與所述至少一個磁芯(10)相鄰地布置有至少一個線圈，其中，所述至少一個磁芯(10)在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯(10)再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。同樣，本發(fā)明涉及一種用于具有至少一個磁芯(10)的傳感器裝置的制造方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法。
【專利說明】
傳感器裝置、用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法和用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器裝置。同樣，本發(fā)明涉及一種用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在文獻(xiàn)DE 10 2009 047 624 Al中描述一種用于測量磁場的磁場傳感器。這些磁場傳感器具有由軟磁材料制成的至少一個磁芯，該磁芯沿縱軸線延伸。在文獻(xiàn)DE 10 2009047 624 Al中描述的磁芯實施為關(guān)于其相應(yīng)縱軸線軸對稱。此外，這些磁芯可以具有彎曲的表面、尤其倒圓角(abgerundet)的端區(qū)段，和/或突出的或縮細(xì)的中間區(qū)段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實現(xiàn)一種具有權(quán)利要求1的特征的傳感器裝置、具有權(quán)利要求12的特征的用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法以及具有權(quán)利要求15的特征的用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法。
[0004]發(fā)明優(yōu)點:
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)一種無噪音地確定借助傳感器裝置要測量的值，如例如沿至少一個空間方向的磁場的場強，其方式是，改善用于此的至少一個磁芯的磁均勻性(例如改變其幾何形狀和/或引入至少一種外部材料)ο為此，本發(fā)明實現(xiàn)如下磁芯:所述磁芯在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域可有針對性地局部控制/觸發(fā)相應(yīng)磁芯的再磁化的開始。所述部分區(qū)域相比于鄰接的相鄰部分區(qū)域具有提高或降低的(磁)流密度，從而在能量上有利于磁疇壁的傳播/散開到所述區(qū)域上。借助于根據(jù)本發(fā)明的磁芯的有利的構(gòu)造，在其內(nèi)部出現(xiàn)的磁流是如此“可控的”，使得為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動力/驅(qū)動能量提高。因此，例如釘扎作用(Pirmingeffekt)(例如在干擾位置上)顯得不太重要，這導(dǎo)致較低的噪聲。借助于相應(yīng)磁芯的(改善的)磁均勻性可實現(xiàn)的小的噪聲既不需要相對于現(xiàn)有技術(shù)提高的電流消耗或能量消耗也不需要較長的測量時間。
[0006]有利地，對于所述至少一個磁芯能夠分別限定一個中間縱向平面，所述中間縱向平面垂直于所述承載面地定向并且將相應(yīng)的磁芯分為具有相同質(zhì)量的兩個半部，其中，所述至少一個磁芯構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空、具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的形狀和/或具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的磁均勻性。在所有在此描述的情況中，相應(yīng)磁芯在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域可更有針對性地局部控制/觸發(fā)相應(yīng)磁芯的再磁化的開始。因此，所有在此描述的實施方式實現(xiàn)為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動力/驅(qū)動能量的提尚。
[0007]在傳感器裝置的一種有利的實施方式中，在其內(nèi)部具有至少一個留空的所述至少一個磁芯構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面對稱、和/或關(guān)于其垂直于其中間縱向平面和其承載面延伸的并且將相應(yīng)的磁芯分為具有相同質(zhì)量的兩個另外的半部的中間橫向平面不對稱。所述芯幾何結(jié)構(gòu)實現(xiàn)磁流在磁芯內(nèi)部的巧妙的偏轉(zhuǎn)，這顯著降低在借助于傳感器裝置測量的值上在傳感器裝置中應(yīng)用磁芯的情況下出現(xiàn)的噪聲。
[0008]對此替代地，在其內(nèi)部具有至少一個留空的所述至少一個磁芯構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面不對稱和/或關(guān)于其重心點對稱。借助于所述至少一個磁芯的這樣的構(gòu)造也可以確保在上述段落中描述的優(yōu)點。
[0009]在另一有利的實施方式中，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的形狀的所述至少一個磁芯構(gòu)造為具有至少一個突出的區(qū)段和/或具有在相應(yīng)的磁芯的至少一個外面上的至少一個縮回(zuriickversetzt)的區(qū)段。如以下更準(zhǔn)確地實施的那樣，在至少一個突出的區(qū)段和/或至少一個縮回的區(qū)段上分別出現(xiàn)如下部分區(qū)域:在所述部分區(qū)域中磁流相比于在其緊鄰的環(huán)境中存在的磁流提高或降低。這有利于在相應(yīng)磁芯的內(nèi)部磁疇根據(jù)可再復(fù)現(xiàn)的傳播模式傳播，并且因此導(dǎo)致磁芯再磁化的更有針對性的觸發(fā)。
[0010]例如，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的形狀的所述至少一個磁芯可以構(gòu)造為關(guān)于其中間橫向平面對稱。然而對此替代地，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的形狀的所述至少一個磁芯也可以構(gòu)造為關(guān)于其重心點對稱。兩種實施方式能實現(xiàn)有利的部分區(qū)域:借助于所述部分區(qū)域可更有針對性地觸發(fā)相應(yīng)磁芯的再磁化。
[0011]在另一有利的實施方式中，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯除了所述軟磁材料之外還包括至少一種降低飽和磁化的材料。所述至少一種降低飽和磁化的材料可以是例如二氧化硅和/或氮化硅。因此，成本有利的并且可容易處理的材料可用于在此描述的實施方式的構(gòu)造。
[0012]作為替代或作為補充，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯除了所述軟磁材料之外還可以包括至少一種提高飽和磁化的材料。在所述情況下，多種成本有利的并且可容易處理的材料也可用于至少一種提高飽和磁化的材料。因此，在所述實施方式中也可容易并且成本有利地制造所述至少一個磁芯。
[0013]優(yōu)選地，具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯也具有關(guān)于其中間橫向平面不對稱的磁均勻性和/或關(guān)于其重心點對稱的磁均勻性。因此，確保在至少一個磁芯的構(gòu)造中大的設(shè)計自由度。
[0014]優(yōu)選地，傳感器裝置是磁力計部件、磁力計、羅盤部件或羅盤。因此可多方面地應(yīng)用所述傳感器裝置。然而應(yīng)指出，傳感器裝置的可構(gòu)造性不限于在此列舉的例子。
[0015]用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的相應(yīng)制造方法也確保前述優(yōu)點。所述制造方法可根據(jù)傳感器裝置的上述實施方式來擴展。
[0016]此外，用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的對應(yīng)方法的執(zhí)行也實現(xiàn)上述優(yōu)點。用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法也可相應(yīng)于傳感器裝置的上述實施方式來擴展。
【附圖說明】
[0017]以下根據(jù)附圖闡明本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點。附圖示出:
[0018]圖1至11:傳感器裝置的實施方式的部分區(qū)域的示意性橫截面；
[0019]圖12:用于闡明用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法的一種實施方式的流程圖；以及
[0020]圖13:用于闡明用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法的一種實施方式的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1至11示出傳感器裝置的實施方式的部分區(qū)域的示意性橫截面。
[0022]借助于圖1至11示意性復(fù)述的傳感器裝置分別具有至少一個磁芯10。每一個傳感器裝置的至少一個磁芯10包括至少一種軟磁材料12。至少一種軟磁材料12可以是例如NiFe。然而應(yīng)指出，多種材料可用作所述至少一種軟磁材料12。每一個磁芯10也具有至少一個外面14。(至少一個外面14可理解為相應(yīng)磁芯10的向外指向的邊界面)。
[0023]圖1至11分別示出相應(yīng)傳感器裝置的磁芯10的橫截面。例如該橫截面在此平行于承載面16地延伸，在所述承載面上布置/構(gòu)造有相應(yīng)的磁芯10。(因此，所述至少一個外面14至少部分面地接觸承載面16)。承載面16可以是例如襯底表面、尤其是半導(dǎo)體襯底的表面。
[0024]應(yīng)指出，在圖1至11中僅僅一個磁芯10的顯示不將相應(yīng)傳感器裝置限于具有僅僅一個磁芯10的配備。在圖1至11中示意性復(fù)述的傳感器裝置中的每一個可以具有至少兩個磁芯10。
[0025]對于圖1至11中的每一個磁芯10可限定一個中間縱向平面18，所述中間縱向平面垂直于承載面16地定向并且將相應(yīng)磁芯10分為具有相同質(zhì)量的兩個半部。附加地，對于圖1至11中的磁芯10中的每一個，能夠分別限定一個垂直于其中間縱向平面18和其承載面16延伸的并且將相應(yīng)磁芯分為具有相同質(zhì)量的兩個另外的半部的中間橫向平面20。優(yōu)選地，中間縱向平面18的位于相應(yīng)磁芯10的至少一個外面14之內(nèi)的面積(顯著)大于中間橫向平面20的位于相應(yīng)磁芯1的至少一個外面14之內(nèi)的面積。
[0026]優(yōu)選地，在相應(yīng)磁芯10的至少一個外面14上可限定兩個端點22，在磁芯10的所有質(zhì)點中所述兩個端點最遠(yuǎn)離相應(yīng)磁芯10的中間橫向平面20。在所述情況下，相應(yīng)磁芯10的中間縱向平面18優(yōu)選延伸通過所述兩個端點22(例如圖1)。替代地，相應(yīng)磁芯10的至少一個外面14的部分面也可以限定為兩個端面24，其中，在磁芯10的所有質(zhì)點中所述兩個端面24的質(zhì)點最遠(yuǎn)離相應(yīng)磁芯10的中間橫向平面20。那么有利地，中間縱向平面18延伸通過兩個端面24。兩個端面24尤其可以在中心與相應(yīng)磁芯10的中間縱向平面18相交(例如圖3)。
[0027]通常在每一個磁芯10上構(gòu)造兩個具有各一個端點22或端面24的端區(qū)段26。在圖1、
2、6和9的實施方式中，磁芯10具有倒圓角的端區(qū)段26。在圖1、2和6的實施方式中，相應(yīng)磁芯10在倒圓角的端區(qū)段26之間具有垂直于其中間縱向平面18的不變的芯寬度b。與此相對，圖3至5、10和11的實施方式在其整個芯長度I上(沿中間縱向平面18)具有不變的芯寬度b(垂直于其中間縱向平面18)和帶棱邊的端區(qū)段26。
[0028]在圖1至11的所有傳感器裝置中，在所述至少一個磁芯10上、環(huán)繞所述至少一個磁芯10和/或與所述至少一個磁芯10相鄰地布置至少一個(未繪出的)線圈。所述至少一個線圈優(yōu)選如此相對于分配給所述至少一個線圈的至少一個磁芯10布置，使得借助于所述至少一個線圈可在所分配的至少一個磁芯10中感應(yīng)產(chǎn)生磁場/交變場和/或在在所分配的至少一個磁芯10中存在的場/交變場的時間變化的情況下可在至少一個線圈中感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流/感應(yīng)電壓。所述至少一個線圈可以例如如此在所述至少一個磁芯10上/環(huán)繞至少一個磁芯10地布置/構(gòu)造/纏繞，使得其繞組環(huán)繞以此裝備的磁芯10的中間縱向平面18延伸。同樣地，所述至少一個線圈也可以如此與所分配的至少一個磁芯10相鄰地布置，使得其繞組環(huán)繞平行于其中間縱向平面18地定向的平面延伸。以下還將討論關(guān)于應(yīng)用至少一個線圈的可能性。
[0029]在圖1至11的每一個傳感器裝置中，所述至少一個磁芯10在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域可有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯10的再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。為此，圖1至11的至少一個磁芯10構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空28、具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的形狀和/或具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的磁均勻性。
[0030]在圖1至6的實施方式中，所述至少一個磁芯10構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空28。借助于所述至少一個留空28，在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部可構(gòu)造部分區(qū)域，所述部分區(qū)域相比于在相應(yīng)磁芯10內(nèi)部的鄰接的相鄰部分區(qū)域具有(顯著)提高的磁流。所述有利的特征在圖1中示例性地示出。所示出的箭頭30表示在圖1的磁芯10中實現(xiàn)的部分區(qū)域中的、具有相對于鄰接的相鄰區(qū)域(顯著)提高的磁流的一些部分區(qū)域。以下還將更準(zhǔn)確地討論在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部實現(xiàn)的具有相對于鄰接的相鄰區(qū)域(顯著)提高的磁流的部分區(qū)域的優(yōu)點。
[0031]尤其可以將至少一個留空28理解為在相應(yīng)磁芯10內(nèi)部的至少一個空腔，所述至少一個空腔可借助于光學(xué)顯微鏡和/或X光顯微鏡識別。所述至少一個留空28可以例如構(gòu)造為橢圓體(圖1和2)、冠形(圖3和4)、楔形(圖5)、棱錐(無示例)、球形(圖6)、長方體(無示例)、立方體(無示例)和/或多邊形(無示例)。(相應(yīng)地，所述至少一個留空28的平行于承載面16地定向的橫截面可以是橢圓形、冠狀、三角形、圓形、四角形和/或正方形)然而，所述至少一個留空28的形狀是可自由選擇的。
[0032]優(yōu)選地，所述至少一個留空28存在于相應(yīng)磁芯10的兩個(與中間橫向平面20間隔開的)端區(qū)段26中的至少一個中。然而，所述至少一個留空28也可以構(gòu)造為靠近相應(yīng)磁芯10的中間橫向平面20。中間縱向平面18和/或中間橫向平面20尤其可以延伸通過所述至少一個留空28。
[0033]圖1至5的磁芯10中的每一個構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面18對稱/鏡像對稱。在圖1和2的實施方式中，磁芯10附加地構(gòu)造為關(guān)于其中間橫向平面20對稱/鏡像對稱。在圖3至5的實施方式中，每一個磁芯10構(gòu)造為關(guān)于其中間橫向平面20不對稱。
[0034]在圖1的實施方式中，各一個橢圓形留空28構(gòu)造在兩個端區(qū)段26中的每一個中。相應(yīng)留空28的平行于中間縱向平面18地定向的縱向延展al示例性地為芯長度I的六分之一。(優(yōu)選地，所述至少一個留空28的縱向延展al如此選擇，使得所述縱向延展幾乎不影響磁芯10的總質(zhì)量并且仍然足夠用于與所述至少一個留空28相鄰的磁流的所期望的提高。)所述相應(yīng)留空28的平行于中間橫向平面20地定向的橫向延展a2為芯寬度b的三分之一。這引起在磁芯10的內(nèi)部存在的與留空28相鄰的磁流濃縮/提高因子大約3/2。因此，通過所述至少一個留空28的縱向延展al和橫向延展a2可以確定與相應(yīng)留空28相鄰的磁流的所期望的提尚O
[0035]圖2示出磁芯10，所述磁芯在兩個端區(qū)段26中的每一個中具有各兩個留空28。借助于留空28數(shù)量的提高，能夠在保持與相應(yīng)留空28相鄰的磁流的期望的所提高的情況下實現(xiàn)所述至少一個留空28的縱向延展al的和橫向延展a2的減小。
[0036]在圖3和4的實施方式的每一個磁芯10的內(nèi)部的(唯一)留空28具有(雙尖齒的)冠形。為此，(遠(yuǎn)離中間橫向平面20地定向的)縮細(xì)的突出部32沿著中間縱向平面18延伸到相應(yīng)留空28中。在圖3和4的實施方式中，在突出部32尖端處實現(xiàn)磁流的濃縮/提高。示例性地，突出部32在其伸入到相鄰留空28中的尖端處具有30°的內(nèi)角。然而，突出部32也可以在其尖端處具有其他內(nèi)角。
[0037]在圖3的實施方式中，留空28構(gòu)造為如此靠近端面24，使得位于留空28與相鄰端面24之間的材料具有相對小的層厚度(沿著中間縱向平面18)。與此相對，在圖4的實施方式中留空28進(jìn)一步與最接近的端面24間隔開，由此位于最接近的端面24與留空28之間的材料的層厚度(沿著中間縱向平面18)增加。
[0038]在圖5的實施方式中，兩個楔形留空28構(gòu)造在僅僅一個端區(qū)段26中，而另一端區(qū)段26無留空地存在。兩個楔形留空28的尖端朝中間橫向平面20定向。優(yōu)選地，兩個楔形留空28的邊界面平行于至少一個相鄰的外面14地定向。兩個楔形留空28的朝中間縱向平面18定向的邊界面可以與中間縱向平面18成30°的傾斜角。
[0039]圖6的實施方式具有一磁芯10，所述磁芯構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面18不對稱。然而，圖6的磁芯10構(gòu)造為關(guān)于其重心S點對稱。在圖6中示出的磁芯10具有兩個由球形留空28組成的行，所述兩個行構(gòu)造為在磁芯10的內(nèi)部分別與中間縱向平面18錯開。兩個行中的第一行在中間橫向平面20的第一側(cè)上從中間橫向平面20延伸直至磁芯10的位于該側(cè)上的端區(qū)段26。相應(yīng)地，兩個行中的第二行在中間橫向平面20的另一側(cè)上由中間橫向平面20延伸直至磁芯10的位于該側(cè)上的端區(qū)段26。借助于留空28的行也可以局部提高/降低磁流。
[0040]在圖7至9的實施方式中，所述至少一個具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的形狀的磁芯10構(gòu)造為在至少一個外面14上具有至少一個突出的區(qū)段34和/或具有至少一個縮回的區(qū)段36。借助于至少一個突出的區(qū)段34，如下部分區(qū)域可構(gòu)造在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部，所述部分區(qū)域相比于在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部的鄰接的相鄰部分區(qū)域具有(顯著)減小的磁流。與此相對，可以借助于至少一個縮回的區(qū)段36確保如下:相應(yīng)磁芯10在其內(nèi)部具有如下部分區(qū)域，所述部分區(qū)域相比于在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部的鄰接的相鄰部分區(qū)域具有(顯著)提高的磁流。
[0041 ] 在500μπι至2000μπι之間的芯長度I和在ΙΟμ??至50μπι之間芯寬度b的情況下，區(qū)段34和36可以例如平行于中間縱向平面18地具有至少一個在Ιμπι至15μπι之間的縱向延展和/或平行于中間橫向平面20地具有至少一個在Ιμπι至ΙΟμπι之間的橫向延展。然而應(yīng)指出，在此所述的數(shù)值可僅僅示例性地解讀。優(yōu)選地，區(qū)段34和36的至少一個縱向延展大于區(qū)段34和36的至少一個橫向延展。
[0042]區(qū)段34和36可以僅僅構(gòu)造在磁芯10的一個部分區(qū)域的至少一個外面14上，其中，具有區(qū)段34和36的部分區(qū)域平行于中間縱向平面18地可以具有在磁芯10的芯長度I的十分之一至四分之三之間的延展。除了區(qū)段34和36之外，磁芯10在其外面14上還可以具有至少一個平滑的面38和/或至少一個包括顯著更小的體積的拱出部/彎出部。
[0043]區(qū)段34和36也可以以網(wǎng)格的形式構(gòu)造。例如所述網(wǎng)格可以具有與至少一個在相應(yīng)磁芯10上構(gòu)造的線圈的印制導(dǎo)線相同的節(jié)距。(在500μηι至2000μηι之間的芯長度I和在ΙΟμπι至50μπι之間的芯寬度b的情況下，節(jié)距可以例如位于5μπι至20μπι之間的范圍中)。在微技術(shù)制造中，磁芯10的棱邊可以以適合的形式對于相應(yīng)的印制導(dǎo)線布置。有利的是，至少一個在相應(yīng)磁芯1上構(gòu)造的線圈的印制導(dǎo)線完全覆蓋區(qū)域34和36的拱出部。由此可確保磁芯10的拓?fù)洳灰鸱致贰?br>[0044]至少一個突出的區(qū)段34例如可以具有棱邊/角和/或構(gòu)造為拱出部。相應(yīng)地，至少一個縮回的區(qū)段36也可以具有棱邊/角和/或拱入部。區(qū)段34和36因此例如可以以楔形、矩形、倒圓角的矩形、半圓形、半圓柱形和/或半橢圓形的形式構(gòu)造。
[0045]在圖7的磁芯10的情況下，區(qū)段34和36構(gòu)造為具有棱邊/角?？梢钥闯觯怀龅膮^(qū)段34平行于中間縱向平面18具有第一縱向延展bl，所述第一縱向延展不等于縮回的區(qū)段36的平行于中間縱向平面18的第二縱向延展b2。然而，這可僅僅示例性地解讀。
[0046]在圖7的實施方式中，區(qū)段34和36構(gòu)造在中間縱向平面18的兩側(cè)上。在中間縱向平面18的第二側(cè)上的平滑/無錯位的面38與構(gòu)造在中間縱向平面18的第一側(cè)上的區(qū)段34和36在中間縱向平面18上鏡像地對置。相應(yīng)地，在中間縱向平面18的第一側(cè)上的平滑/無錯位的面38同樣與構(gòu)造在中間縱向平面18的第二側(cè)上的區(qū)段34和36在中間縱向平面18上鏡像地對置。圖7的具有關(guān)于中間縱向平面18不對稱的形狀的磁芯10尤其構(gòu)造為關(guān)于其重心S點對稱。
[0047]與此相對，在圖8的實施方式中，具有關(guān)于中間縱向平面18不對稱的形狀的磁芯10構(gòu)造為關(guān)于其中間橫向平面20對稱/鏡像對稱。為此，區(qū)段34和36僅僅構(gòu)造在中間縱向平面18的第一側(cè)上。
[0048]圖9示出磁芯1的部分橫截面。如圖9中可以看出，僅僅在中間縱向平面18的第一側(cè)上突出的區(qū)段34構(gòu)造在磁芯10的外面14上。(圖9的磁芯10因此關(guān)于其中間橫向平面20對稱/鏡像對稱)尤其突出的區(qū)段34形成為拱出部。
[0049]在圖9的磁芯10內(nèi)部存在的磁流密度由端區(qū)段26出發(fā)增加直至中間橫向平面34。此外，與突出的區(qū)段34相鄰地存在具有相比于相鄰的相鄰部分區(qū)域更小的磁流密度的部分區(qū)域。(箭頭30的箭頭尖端指向所述部分區(qū)域。)基于其不對稱的形狀，在圖9的磁芯10內(nèi)部存在的磁流的局部流降低關(guān)于中間縱向平面18不對稱。如下更準(zhǔn)確描述的那樣，這有利于在中間縱向平面18的一側(cè)上的疇壁運動。
[0050]圖10和11的實施方式具有如下磁芯10，所述磁芯具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的磁均勻性。關(guān)于中間縱向平面不對稱的磁均勻性通過材料分布的相應(yīng)不對稱性確保。為此，相應(yīng)的磁芯10除了軟磁材料12之外還包括至少一種另外的材料。除了軟磁材料12之外在相應(yīng)磁芯10中還包含的至少一種材料可以是至少一種另外的軟磁材料和/或至少一種絕緣材料。優(yōu)選地，至少一種另外的軟磁材料和/或至少一種絕緣材料在相應(yīng)磁芯1內(nèi)部的分布是關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的。所述至少一種另外的軟磁材料和/或至少一種絕緣材料也可以改寫為至少一種降低飽和磁化的材料40和/或至少一種提高飽和磁化的材料42 ο
[0051 ]在圖1O和11的實施方式中，具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的磁均勻性的磁芯10也具有關(guān)于其中間橫向平面20不對稱的磁均勻性。此外，磁均勻性在兩種實施方式中構(gòu)造為關(guān)于相應(yīng)磁芯10的重心S點對稱。
[0052]在圖10的實施方式中，磁芯10除了軟磁材料12之外還具有至少一種降低飽和磁化的材料40。對于所述至少一種降低飽和磁化的材料40可以應(yīng)用多種絕緣/非磁性材料和/或軟磁材料。例如所述至少一種降低飽和磁化的材料可以是二氧化娃或氮化娃。
[0053]在圖11的實施方式中，具有關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的磁均勻性的磁芯10除了軟磁材料12之外還具有至少一種提高飽和磁化的材料42。例如，軟磁材料12具有用于其飽和磁化的第一值，其中，所述至少一種提高飽和磁化的材料42具有作為飽和磁化的高于第一值的第二值。因此，多種成本有利并且可簡單處理的材料可以用作所述至少一種提高飽和磁化的材料。
[0054]所述至少一種降低飽和磁化的材料40和/或所述至少一種提高飽和磁化的材料42例如可以在至少一個外面14的至少一個部分面上擴散到軟磁材料12中。特別地，所述至少一種降低飽和磁化的材料40和/或所述至少一種提高飽和磁化的材料42可以在至少一個平行于中間縱向平面18(并且垂直于承載面16)地定向的側(cè)面44a和44b的至少一個部分面上擴散到軟磁材料12中。示例性地，材料40或42在圖1O和11的實施方式中通過位于中間縱向平面18的第一側(cè)上的第一側(cè)面44a的第一部分面并且通過位于中間縱向平面18的第二側(cè)上的第二側(cè)面44b的第二部分面擴散到軟磁材料12中。第一部分面尤其由中間橫向平面20延伸離開直至第一端區(qū)段26，而第二部分面由中間橫向平面20延伸離開直至第二端區(qū)段26。材料40或42的擴散深度可以例如位于芯寬度b的十分之一與十分之九之間。
[0055]圖1至11的所有上述實施方式可以構(gòu)造為/用作磁力計部件、磁力計、羅盤部件或羅盤。圖1至11的傳感器裝置因此可用于多種應(yīng)用可能性。上述傳感器裝置尤其也可以用作磁通門(Fluxgates)。對于每一個要檢查/要測量的磁場軸可以應(yīng)用各一個具有分別一個磁芯10和所分配的至少一個線圈的測量元件。上述傳感器裝置中的每一個因此可以具有至少兩個磁芯10，所述至少兩個磁芯的相應(yīng)中間縱向平面18傾斜地、尤其相互垂直地定向。每一個傳感器裝置尤其可以具有三個磁芯10，所述三個磁芯具有相互垂直地定向的中間縱向平面18。
[0056]磁芯10中的每一個(具有分別至少一個在其內(nèi)部的留空28、關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的形狀和/或具有分別一個關(guān)于其中間縱向平面18不對稱的磁均勻性)在其內(nèi)部具有如下部分區(qū)域，所述部分區(qū)域相比于在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部的鄰接的相鄰部分區(qū)域具有提高或減小的磁流。磁疇壁的、觸發(fā)相應(yīng)磁芯10的再磁化的傳播運動因此在部分區(qū)域(具有相比于鄰接的相鄰部分區(qū)域提高或減小的磁流)內(nèi)在能量上是有利的。(磁芯10的再磁化通過在外斯疇(Weifechen Bezirken)之間的磁疇壁的移動實現(xiàn)。)部分區(qū)域因此(相對于鄰接的相鄰部分區(qū)域)對于再磁化較不穩(wěn)定。
[0057]通常借助于磁芯10(以及其所分配的至少一個線圈)求取磁場分量的場強，所述磁場分量沿著磁芯10的敏感軸定向。磁芯10的敏感軸幾乎僅僅位于中間縱向平面18內(nèi)。大多情況下為了確定場強應(yīng)用如下磁芯10，所述磁芯的結(jié)晶各向異性相對于其相應(yīng)的中間縱向平面18以45°角存在。因此，結(jié)晶各向異性也對于磁芯10的敏感軸傾斜45°角地定向。這常規(guī)地導(dǎo)致:在(自發(fā))再磁化期間可能出現(xiàn)具有不同疇壁運動(疇壁傳播)的翻轉(zhuǎn)機制(Umklappmechanismen)。例如疇壁運動可以對于中間橫向平面20對稱地、然而僅僅在中間縱向平面18的一側(cè)上被觸發(fā)。同樣，疇壁運動可以對于重心S點對稱地進(jìn)行。在所述情況下，疇壁運動在中間縱向平面18的兩側(cè)上開始。因此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，磁芯10的結(jié)晶各向異性限定用于不同疇壁運動(疇壁傳播)的不同開始點。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，翻轉(zhuǎn)機制的差異性也引起沿敏感軸定向的場強的所求取的測量值的提高的噪聲。
[0058]與此相對，在圖1至11的磁芯10中的每一個中基于具有相比于在相應(yīng)磁芯10的內(nèi)部的鄰接的相鄰區(qū)域提高或減小的磁流的部分區(qū)域的構(gòu)造而確保:疇壁的傳播運動在部分區(qū)域中的再磁化開始時開始。因此確保:唯一的(占主導(dǎo)的)翻轉(zhuǎn)機制以高概率地在相應(yīng)磁芯10的每次再磁化時發(fā)生。通過這種方式降低在沿敏感軸定向的場強的確定測量值處出現(xiàn)的噪聲。因此，借助于圖1至11的磁芯10可以求取沿敏感軸定向的場強的更可靠的測量值。此外，疇壁的釘扎作用(例如在干擾位置上)在圖1至11的磁芯10中顯得不太重要。
[0059]圖12示出用于闡明用于具有至少一個磁芯的傳感器裝置的制造方法的一種實施方式的流程圖。
[0060]借助于此外描述的制造方法可以制造例如傳感器裝置的上述實施方式。然而應(yīng)指出，制造方法的可執(zhí)行性不限于這樣的傳感器裝置的制造。
[0061]在方法步驟SI中，由至少一種軟磁材料在至少一個所分配的承載面上形成至少一個磁芯。對于至少一個磁芯可分別限定一個中間縱向平面，所述中間縱向平面垂直于承載面地定向并且將相應(yīng)的磁芯分為具有相同質(zhì)量的兩個半部。方法步驟SI如此實現(xiàn)，使得所述至少一個磁芯構(gòu)造為在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯的再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。為此，所述至少一個磁芯構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空、具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的形狀和/或具有關(guān)于其中間縱向平面不對稱的磁均勻性。所述至少一個磁芯可以例如作為薄層沉積在至少一個所分配的承載面上。在方法步驟SI中也可以將至少兩個磁芯同時或在至少兩個單獨的沉積過程(具有結(jié)晶各向異性的必要時不同的取向)中沉積。
[0062]在方法步驟S2中，在所述至少一個磁芯上、環(huán)繞所述至少一個磁芯和/或與所述至少一個磁芯相鄰地布置或構(gòu)造至少一個線圈。所述至少一個線圈可以例如通過微技術(shù)制造。
[0063]借助于方法步驟SI和S2制造的傳感器裝置可以構(gòu)造為磁力計部件、磁力計、羅盤部件或羅盤。傳感器裝置尤其可以是磁通門。
[0064]方法步驟SI和S2的編號不規(guī)定其執(zhí)行的時間順序。因此可以以任意時間順序或同時執(zhí)行方法步驟SI和S2。也可以在多個子步驟(作為方法步驟S2)中構(gòu)造至少一個線圈，其中，方法步驟SI可在兩個子步驟之間執(zhí)行。
[0065]圖13示出用于闡明用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法的一種實施方式的流程圖。
[0066]在方法步驟SlO中，在至少一個磁芯中對于每一個空間方向生成一個交變磁場。相應(yīng)的磁芯由至少一種軟磁材料在其所分配的承載面上構(gòu)造/形成并且在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯的再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。主要確保這一點，只要所述至少一個磁芯在其內(nèi)部具有至少一個留空、具有關(guān)于垂直于承載面16地定向的并且將相應(yīng)磁芯10分為具有相同質(zhì)量的兩個半部的中間縱向平面不對稱的形狀和/或關(guān)于中間縱向平面不對稱的磁均勻性。優(yōu)選地，將相應(yīng)的磁芯用于求取沿一個空間方向的場強，所述空間方向位于中間縱向平面中。例如可以在方法步驟SlO中在圖1至11的磁芯的至少一個中生成交變磁場。然而，方法步驟SlO的可執(zhí)行性不限于這樣的磁芯的應(yīng)用。
[0067]為了執(zhí)行方法步驟SlO可以應(yīng)用至少一個第一線圈，所述至少一個第一線圈在至少一個磁芯上和/或與所述至少一個磁芯相鄰地布置。優(yōu)選地，所述至少一個第一線圈的繞組繞相應(yīng)的空間方向延伸，對于所述空間方向應(yīng)用分配給所述空間方向的磁芯。所述至少一個第一線圈也可以稱為驅(qū)動線圈。為了執(zhí)行方法步驟SlO可以施加交流電壓到至少一個第一線圈上。這引起:除了外部磁場一一如例如地磁場一一之外還在相應(yīng)磁芯中存在所生成的交變磁場。如果外部磁場和所生成的交變磁場的疊加超過預(yù)給定的閾值，則這導(dǎo)致磁芯的自發(fā)再磁化。
[0068]在方法步驟Sll—一所述方法步驟在生成交變磁場期間(在至少一個磁芯中對于每一個空間方向)被執(zhí)行一一中，求取沿著相應(yīng)的空間方向在相應(yīng)磁芯的再磁化期間在相應(yīng)磁芯中生成的交變場的交變場強。為了求取在相應(yīng)磁芯中生成的交變場的交變場強，可以例如在方法步驟Sll中探測如下時刻，在所述時刻發(fā)生磁芯的自發(fā)再磁化。為了識別磁芯的自發(fā)再磁化可以應(yīng)用至少一個第二線圈，所述第二線圈在至少一個磁芯上和/或與所述至少一個磁芯相鄰地布置。優(yōu)選地，至少一個第二線圈的印制導(dǎo)線也環(huán)繞相應(yīng)空間方向延伸，對于所述相應(yīng)空間方向可求取磁場的場強。所述至少一個第二線圈也可稱為探測線圈。通過翻轉(zhuǎn)的時刻可以求取:哪個電壓在磁芯的自發(fā)再磁化期間施加到所述至少一個第一線圈上。由該參量可以導(dǎo)出交變磁場的在相應(yīng)磁芯中生成的交變場強。
[0069]在方法步驟S12中，將所求取的交變場強確定為沿相應(yīng)空間方向的磁場的場強并輸出。因此，沿相應(yīng)空間方向的磁場的場強等于在磁芯的自發(fā)再磁化時刻在相應(yīng)磁芯中生成的交變場的交變場強。
【主權(quán)項】
1.一種傳感器裝置，其具有:布置在至少一個承載面(16)上的至少一個磁芯(10)，所述至少一個磁芯包括至少一種軟磁材料(12)，其中，在所述至少一個磁芯(10)上、環(huán)繞所述至少一個磁芯(10)和/或與所述至少一個磁芯(10)相鄰地布置有至少一個線圈，其特征在于，所述至少一個磁芯(10)在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯(10)再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中，對于所述至少一個磁芯(10)能夠分別限定一個中間縱向平面(18)，所述中間縱向平面垂直于所述承載面(16)地定向并且將相應(yīng)的磁芯(10)分為具有相同質(zhì)量的兩個半部，其中，所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空(28)、具有關(guān)于其中間縱向平面(18)不對稱的形狀和/或具有關(guān)于其中間縱向平面(18)不對稱的磁均勻性。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置，其中，在其內(nèi)部具有至少一個留空(28)的所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面(18)對稱、和/或關(guān)于其垂直于其中間縱向平面(18)和其承載面(16)延伸的并且將相應(yīng)的磁芯(10)分為具有相同質(zhì)量的兩個另外的半部的中間橫向平面(20)不對稱。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置，其中，在其內(nèi)部具有至少一個留空(28)的所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為關(guān)于其中間縱向平面(18)不對稱和/或關(guān)于其重心(S)點對稱。5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的形狀的所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為在相應(yīng)的磁芯(10)的至少一個外面(14)上具有至少一個突出的區(qū)段(34)和/或具有至少一個縮回的區(qū)段(36)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的形狀的所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為關(guān)于其中間橫向平面(20)對稱。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的形狀的所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為關(guān)于其重心(S)點對稱。8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯(10)除了所述軟磁材料(12)之外還包括至少一種降低飽和磁化的材料(40)。9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯(10)除了所述軟磁材料(12)之外還包括至少一種提尚飽和磁化的材料(42)。10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器裝置，其中，具有關(guān)于中間縱向平面(18)不對稱的磁均勻性的所述至少一個磁芯(10)也具有關(guān)于其中間橫向平面(20)不對稱的磁均勻性和/或關(guān)于其重心(S)點對稱的磁均勻性。11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器裝置，其中，所述傳感器裝置是磁力計部件、磁力計、羅盤部件或羅盤。12.—種用于具有至少一個磁芯(10)的傳感器裝置的制造方法，所述方法具有如下步驟: 由至少一種軟磁材料(12)在至少一個所分配的承載面(16)上形成至少一個磁芯(10)(SI);以及 在所述至少一個磁芯(10)上、環(huán)繞所述至少一個磁芯(10)和/或與所述至少一個磁芯(10)相鄰地布置或構(gòu)造至少一個線圈(S2); 其特征在于，所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯(10)的再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量。13.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其中，在所述至少一個所分配的承載面(16)上如此形成所述至少一個磁芯(10)，使得對于所述至少一個磁芯(10)能夠分別限定一個垂直于其承載面(16)地定向并且將相應(yīng)的磁芯(10)分為具有相同質(zhì)量的兩個半部的中間縱向平面(18)，其中，所述至少一個磁芯(10)構(gòu)造為在其內(nèi)部具有至少一個留空(28)、具有關(guān)于其中間縱向平面(18)不對稱的形狀和/或具有關(guān)于其中間縱向平面(18)不對稱的磁均勻性。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制造方法，其中，所述傳感器裝置構(gòu)造為磁力計部件、磁力計、羅盤部件或羅盤。15.—種用于求取沿至少一個空間方向的磁場的場強的方法，所述方法具有如下步驟: 在由至少一種軟磁材料(12)構(gòu)造的至少一個磁芯(10)中在其所分配的承載面(16)上對于每一個空間方向生成一個交變磁場，其中，相應(yīng)磁芯(10)在其內(nèi)部具有部分區(qū)域，借助于所述部分區(qū)域能夠有針對性地局部控制相應(yīng)磁芯(10)的再磁化的開始，其方式是，提高為了使磁疇壁傳播而要施加的驅(qū)動能量(SlO)，其中，在生成交變磁場期間求取沿著相應(yīng)的空間方向在相應(yīng)磁芯(10)的再磁化期間在相應(yīng)磁芯(10)中生成的交變場的交變場強(Sll)，并且將所求取的交變場強確定為沿相應(yīng)空間方向的磁場的場強并輸出(S12)。
【文檔編號】G01R33/00GK106030327SQ201480076280
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月22日
【發(fā)明人】F·賴興巴赫, S·真科爾, R·?？耸┨┮? C·保陶克, A·布賴特林, A·丹嫩貝格, F·沙茨
【申請人】羅伯特·博世有限公司