[实用新型]一种独立封装的桥式磁场角度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用MTJ或GMR元件的角度传感器，特别的是一种能够采用标准的半导体封装技术集成到单一芯片的角度传感器。

背景技术

磁性传感器广泛的用于现代测量系统，用来检测多种物理量，包括但不限于磁场强度、电流、位置、位移、方向等各种物理量。之前已有多种传感器可以用来测量磁场及其它物理量。但是，这些技术都具有各自的局限性，比如，受到尺寸过大，灵敏度低，动态范围小，成本高，稳定性等各种因素的限制。因此，发展一种磁性传感器，尤其是能方便的与半导体器件和集成电路集成在一起，并易于制造的磁传感器仍然是一种非常迫切的需要。

磁隧道结（MTJ）传感器具有灵敏度高，尺寸小，低成本，功耗低的特点。虽然MTJ器件可以很好的与标准的半导体制造工艺兼容，但没有一种低成本量产制造高灵敏度，低成本的MTJ磁传感器的有效方法。尤其是，量产时MTJ工艺和后端的封装工艺之间所存在的困难，同时，在将MTJ元件组成全桥传感器时，匹配MTJ传感器的磁电阻响应被证明存在很大困难。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种独立封装的桥式磁场角度传感器，可用于测量磁场的角度值。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种独立封装的桥式磁场角度传感器，该传感器包括两个半桥传感器，每个半桥传感器包括一个传感器芯片，其中一个磁电阻芯片相对另一个磁电阻芯片旋转90度排列，传感器芯片被固定在标准的半导体封装的引线框上，每个传感器芯片包括一阻止固定的参考电阻和一响应于外磁场改变的感应电阻；每个参考电阻和感应电阻包括多个MTJ或GMR传感器元件，这些MTJ或GMR传感器元件作为单独的磁电阻元件以阵列的形式相互连接，每个参考电阻和感应电阻还包括条形永磁铁，在各列磁电阻元件中间为磁电阻元件提供偏置场；所述感应电阻的电阻值与外磁场在磁电阻传输曲线的一段范围内呈线性的关系；该传感器芯片的引线焊盘设置为使磁电阻元件的每个引脚用于连接多条接合线；磁电阻传感器芯片相互之间以及与引线框之间都通过引线接合连接，以构成一桥式传感器；引线框和传感器芯片密封在塑料之中，以形成一标准的半导体封装。

一个独立封装的桥式磁场角度传感器，该传感器包括两个全桥传感器，每个全桥传感器包括一两个半桥传感器，每个半桥传感器包括一个MTJ或GMR磁电阻传感器芯片，该传感器芯片被固定在标准半导体封装的引线框上；每个传感器芯片包括一阻值固定的参考电阻和一响应于外磁场改变阻值的感应电阻；每个参考电阻和感应电阻包括多个MTJ或GMR传感器元件，这些MTJ或GMR传感器元件作为单独的磁电阻元件以阵列的形式相互连接，每个参考电阻和感应电阻还包括条形永磁铁，在各列磁电阻元件中间为磁电阻元件提供偏置场；感应电阻的电阻值与外磁场在磁电阻传输曲线的一段范围内呈线性的关系；传感器芯片的引线焊盘设置为使磁电阻元件的每个引脚可以连接多条接合线；磁电阻传感器芯片相互之间以及与引线框之间都通过引线接合连接，以构成一桥式传感器；引线框和传感器芯片密封在塑料之中，以形成一标准的半导体封装。

优选地，第一个全桥传感器中的一个传感器芯片与该全桥传感器种的另外一个传感器芯片同向排布，第二个全桥传感器中的一个传感器芯片相对该全桥传感器中的另外一个传感器芯片旋转90度排布。

优选地，第一个全桥传感器中的一个传感器芯片与该全桥传感器种的另外一个传感器芯片同向排布，第二个全桥传感器中的一个传感器芯片相对该全桥传感器种的另外一个传感器芯片旋转90度排布。

优选地，所述磁电阻元件呈椭圆形。

优选地，所述参考电阻的磁电阻元件与所述感应电阻的磁电阻元件具有不同的形状比例。

优选地，所述参考电阻被一个或几个磁屏蔽层从外磁场中隔离开来。

优选地，所述传感器芯片上设置有用于驱动其工作的偏置电压或偏置电流。

优选地，所述传感器芯片在装配之前进行测试和分级，以使传输特性曲线更好地匹配。

优选地，采用并排的方式设置桥式磁场角度传感器以用于检测低磁场梯度的角度。

优选地，采用共同中心的方式设置桥式磁场角度传感器以用于检测高磁场梯度的角度。

附图说明