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AT407803B

Magnetic field sensor

Abstract

The invention relates to a magnetic field sensor having a large number of magnetoresistive resistors 10 which are arranged on a mount or on a substrate 30 in order to form a sensor array, and which are possibly each equipped with barb pole structures 11, a remagnetisation line 12 and/or a compensation line 13. The invention provides for the overall outline 21 of the sensor array 40 or of the magnetically active area of the sensor 40 which is occupied by the resistors 10, in a plane parallel to the mount or to the substrate 30, to have the outline or the circumferential shape 41 of an ellipse, or to approximate to the outline or to the circumferential shape of an ellipse. <IMAGE>

AT407803B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 12

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority and filed
  2. Granted
  3. Today

16 claims: 16 independent, 0 dependent

  1. 1
    Magnetic field sensor with a large number of magnetoresistive resistors (10) arranged on a carrier or a base (30) to form a sensor field, which are equipped with a remagnetization line (12) and / or a compensation line (13) and optionally with mutually parallel strips (11a ) having barber pole structures (11) are formed on the side facing the base (30) and the side facing away from the respective resistor (10), preferably between the compensation line (13) and the respective resistors (10) and / or between the remagnetization line (12) and the respective resistors (10) at least one electrically conductive shielding layer, in particular moderately earthed with alternating current, arranged in an electrically insulated manner from the other layers ( 15) is provided, characterized in that that the overall outline (21) of the sensor field (40) formed by a multiplicity of magnetoresistive resistors (10) or the magnetically active area of ​​the sensor (40) occupied by the multiplicity of resistors (10) in a plane parallel to the carrier or to the base (30) has the outline or the circumferential shape (41) of an ellipse or is approximated to the outline or the circumferential shape of an ellipse. 1. Magnetfeldsensor mit einer Vielzahl von auf einem Träger oder einer Unterlage (30) zur Ausbildung eines Sensorfeldes angeordneten magnetoresistiven Widerständen (10), die mit einer Ummagnetisierungsleitung (12) und/oder einer Kompensationsleitung (13) ausgestattet und gegebenenfalls mit zueinander parallel verlaufende Streifen (11a) aufweisenden Barberpolstrukturen (11) auf der der Unterlage (30) zugewandten und der abgewandten Seite des jeweiligen Widerstandes (10) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zwischen der Kompensationsleitung (13) und den jeweiligen Widerständen (10) und/oder zwischen der Ummagnetisierungsleitung (12) und den jeweiligen Widerständen (10) zumindest eine elektrisch leitfähige, gegenüber den anderen Schichten elektrisch isoliert angeordnete, insbesondere Wechselstrom mäßig geerdete Abschirmschicht (15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtumriß (21) des von einer Vielzahl von magnetoresistiven Widerständen (10) gebildeten Sensorfeldes (40) bzw. der von der Vielzahl der Widerstände (10) eingenommene magnetisch aktive Bereich des Sensors (40) in einer Ebene parallel zum Träger oder zur Unterlage (30) den Umriß bzw. die Umfangsform (41) einer Ellipse aufweist oder dem Umriß bzw. der Umfangsform einer Ellipse angenähert ist.
  2. 2
    Magnetic field sensor according to claim 1, characterized in that the direction of the spontaneous magnetization (M) or the major axis (a) of the individual resistors (10) perpendicular to the longitudinal direction of the sensor field (40) or perpendicular to the major axis (A) of the elliptical Outline (41) of the sensor field (40) runs. 2. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der spontanen Magnetisierung (M) bzw. die große Achse (a) der einzelnen Widerstände (10) senkrecht zur Längsrichtung des Sensorfeldes (40) bzw. senkrecht zur großen Achse (A) des ellipsenförmigen Umrisses (41) des Sensorfeldes (40) verläuft.
  3. 3
    Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß bzw. die Dicke des von einzelnen räumlich beabstandet angeordneten Widerständen (10) gebildeten Sensorfeldes (40), zumindest in einer zum Träger (30) senkrechten Ebene ellipsenförmigen oder halbellipsenförmigen Verlauf besitzt oder dem Verlauf einer Ellipse oder Halbellipse angenähert ist. 3rd Magnetic field sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the outline or the thickness of the sensor field (40) formed by individual resistors (10) arranged at a distance from one another has an elliptical or semi-elliptical course or the at least in a plane perpendicular to the carrier (30) Course of an ellipse or semi-ellipse is approximated.
  4. 4
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß bzw. die Dicke des von einzelnen räumlich beabstandet angeordneten Widerständen (10) gebildeten Sensorfeldes (40) in zwei zueinander orthogonalen, jeweils zum Träger (30) senkrechten Ebenen, und zwar in einer Ebene senkrecht zum Träger (30) und senkrecht zur Magnetisierung (M) und/oder in einer Ebene senkrecht zum Träger (30) und parallel zur Magnetisierung (M) ellipsenförmigen oder halbellipsenförmigen Verlauf besitzt oder dem Verlauf einer Ellipse oder Halbellipse angenähert ist. 4th Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outline or the thickness of the sensor field (40) formed by individual resistors (10) arranged at a distance in two mutually orthogonal planes, each perpendicular to the carrier (30), namely in a plane perpendicular to the carrier (30) and perpendicular to the magnetization (M) and / or has an elliptical or semi-elliptical course in a plane perpendicular to the carrier (30) and parallel to the magnetization (M) or approximates the course of an ellipse or semi-ellipse.
  5. 5
    Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the resistors (10) forming the sensor field (40) in their entirety at least approximately form an ellipsoid or semi-ellipsoid. 5. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Sensorfeld (40) bildenden Widerstände (10) in ihrer Gesamtheit zumindest angenähert ein Ellipsoid oder Halbellipsoid ausbilden.
  6. 6
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Achsen (Α, B) der Ellipse in einem Bereich von A:B = 1,5:1 bis A:B = 10:1 liegt und daß das Verhältnis der beiden in einer Ebene parallel zur Unterlage (30) gelegenen Achsen (Α, B) zur senkrecht zur Ebene des Trägers (30) stehenden dritten Achse (C) im Bereich von A:C bzw. B:C = 500:1 bis 5000:1 beträgt. 6th Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the ratio of the axes (Α, B) of the ellipse is in a range from A: B = 1.5: 1 to A: B = 10: 1 and that the ratio of the two axes (Α, B) located in a plane parallel to the base (30) to the third axis (C) perpendicular to the plane of the carrier (30) in the range from A: C or B: C = 500: 1 to 5000 : 1 is.
  7. 7
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, magnetoresistiven Widerstände (10) in Ebenen parallel zur Unterlage rechteckförmige(n) oder elliptische(n) oder angenähert elliptische(n) Umriß bzw. Umfangsform besitzen. 7th Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the individual magnetoresistive resistors (10) have rectangular or elliptical or approximately elliptical outlines or circumferentials in planes parallel to the base. AT 407 803 Β AT 407 803 Β
  8. 8
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetoresistiven Widerstände (10) aus mehreren, insbesondere zumindest zwei oder drei, aufeinander aufgebrachten magnetoresistiven Schichten (21,12, 25) bestehen. 8th. Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the magnetoresistive resistors (10) consist of several, in particular at least two or three, magnetoresistive layers (21, 12, 25) applied one on top of the other.
  9. 9
    Magnetic field sensor according to claim 8, characterized in that the successively applied thin layers (23, 25) forming the resistor (10) with regard to the length of their semi-axes (a, b) and / or with regard to their thickness (h) compared to the respectively immediately preceding one applied or underlying layer (21, 23) are reduced. 9. Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Widerstand (10) ausbildenden, aufeinanderfolgend aufgebrachten dünnen Schichten (23, 25) bezüglich der Länge ihrer Halbachsen (a, b) und/oder bezüglich ihrer Dicke (h) gegenüber der jeweils unmittelbar vorangehend aufgebrachten bzw. darunterliegenden Schicht (21, 23) verringert sind.
  10. 10
    Magnetic field sensor according to Claim 8 or 9, characterized in that the layers (21, 23, .....) of the resistors (10) applied one above the other in a perpendicular to the 10. Magnetfeldsensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander aufgebrachten Schichten (21, 23,.....) der Widerstände (10) in einer senkrecht zu der Base and in the longitudinal direction of the layers (21, 23 ......) extending plane and / or in a perpendicular to the base (30) and transversely to the longitudinal direction of the layers (21, Unterlage und in Längsrichtung der Schichten (21, 23......) erstreckenden Ebene und/oder in einer senkrecht zu der Unterlage (30) und quer zur Längsrichtung der Schichten (21, 23 ......) extending plane have the cross-sectional shape (35) of an ellipse or a semi-ellipse or a cross-sectional shape approximated to an ellipse or semi-ellipse. 23......) verlaufenden Ebene die Querschnittsform (35) einer Ellipse oder einer Halbellipse oder eine einer Ellipse oder Halbellipse angenäherte Querschnittsform aufweisen.
  11. 11
    Magnetic field sensor according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the ellipsoid or semi-ellipsoid formed or approximated by the respective resistor (10) with semi-axes (a, b) in a plane parallel to the base (30) and a third plane perpendicular to the base ( 30) standing semi-axis (c) an axis ratio a:c greater than 200: 1, preferably greater than 1000: 1, in particular about 2000: 1, and an axis ratio b: c greater than 100: 1, preferably greater than 500: 1, in particular about 1000: 1. 11. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem jeweiligen Widerstand (10) ausgebildete oder angenäherte Ellipsoid oder Halbellipsoid mit Halbachsen (a, b) in einer Ebene parallel zur Unterlage (30) und einer dritten senkrecht zur Unterlage (30) stehenden Halbachse (c) ein Achsenverhältnis a:c von größer als 200:1, vorzugsweise von größer als 1000:1, insbesondere von etwa 2000:1, und ein Achsenverhältnis b:c von größer als 100:1, vorzugsweise von größer als 500:1, insbesondere von etwa 1000:1 aufweist.
  12. 12
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Endbereiche der jeweiligen Widerstände (10) angeschlossene Stromzuführungen (31, 32) den Widerstand (10) in dem jeweiligen Endbereich von oben und von unten umfassen bzw. an die Ober- und Unterseite des jeweiligen Endbereiches angeschlossen sind. 12th Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 11, characterized in that power supply lines (31, 32) connected to the two end regions of the respective resistors (10) encompass the resistor (10) in the respective end region from above and from below or to the top - and underside of the respective end area are connected.
  13. 13
    Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 12, characterized in that power supply lines (21, 32) connected to the two end regions of the respective resistors (10) point to different sides of the longitudinal axis (LA) with respect to the longitudinal axis (LA) of the resistor (10) are connected offset. 13. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Endbereiche der jeweiligen Widerstände (10) angeschlossene Stromzuführungen (21, 32) bezüglich der Längsachse (LA) des Widerstandes (10) auf unterschiedliche Seiten der Längsachse (LA) hin versetzt angeschlossen sind.
  14. 14
    Magnetfeldsensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußenden der an die beiden Endbereiche des jeweiligen Widerstandes (10) angeschlossenen Stromzuführungen (31, 32) jeweils parallel zu den Streifen (11a) der Barberpolstruktur (11) verlaufend ausgebildet sind. 14th Magnetic field sensor according to claim 12 or 13, characterized in that the connection ends of the power supply lines (31, 32) connected to the two end regions of the respective resistor (10) are each designed to run parallel to the strips (11a) of the barber pole structure (11).
  15. 15
    Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Widerstände (10) im Sensorfeld (40) in Längs- und/oder in Querrichtung in parallelen Reihen angeordnet sind. 15th Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the individual resistors (10) in the sensor field (40) are arranged in parallel rows in the longitudinal and / or transverse direction.
  16. 16
    Magnetic field sensor according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the resistors (10) located in the outer region of the sensor field (40) are constructed with a smaller number of layers (21, 23 ......) than those in the center located 16. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die im äußeren Bereich des Sensorfeldes (40) gelegenen Widerstände (10) mit einer geringeren Anzahl von Schichten (21, 23......) aufgebaut sind als die im Zentrum gelegenen Resistors (10). Widerstände (10).
Independent claims16