[实用新型]一种集成三轴磁传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种集成三轴磁传感器，与感应磁场的霍尔效应元件相关。

背景技术

现有三轴磁传感器基本有以下几类：磁致电阻方式、电磁感应方式、集磁片方式。其中磁致电阻方式可以分为两种类型：各向异性磁阻(AMR，anisotropic magnecto-resistance)和巨磁阻(GMR，giant magneto-resistance)两类，采用惠斯通桥结构能达到比较高的信噪比，但温度性能比较差，不能和集成电路工艺兼容，需要采用MCM封装；电磁感应方式是在PCB板上制作平面环形电感，利用电磁耦合原理实现角度测量；集磁片(IMC)方式是利用导磁片将平行作用于芯片表面的磁场集中起来，在其边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过位于IMC下方的传统平面霍尔元件来测量此信号。这些技术都是采用了特殊工艺，所以制作过程复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，针对三维磁场检测，提供一种高集成度、低成本的集成三轴磁传感器。

本实用新型的技术解决方案为：

一种集成三轴磁传感器，包括检测垂直磁场的平面霍尔板、检测平行方向x方向的磁场的纵向霍尔板以及检测平行方向y方向的磁场的纵向霍尔板；

所述检测垂直磁场的平面霍尔板由中间四个霍尔板b1、b2、b3、b4构成，b1的1端、b2的1端、b3的1端和b4的1端相连作为该霍尔板一信号端Z1；b1的2端、b2的2端、b3的2端和b4的2端相连作为该霍尔板的一信号端Z2；b1的3端、b2的3端、b3的3端和b4的3端相连作为该霍尔板的一信号端Z3；b1的4端、b2的4端、b3的4端和b4的4端相连作为该霍尔板的一信号端Z4；

所述检测平行方向x方向的磁场的纵向霍尔板由左右两侧的霍尔板a7、a8、a3、a4构成，a8的2端、a4的1端和5端、a7的3端、a3的4端相连作为该霍尔板一信号端X1；a3的1端和5端、a7的4端、a4的2端、a8的3端相连作为该霍尔板一信号端X2；a8的4端、a4的3端、a7的1端和5端、a3的2端相连作为该霍尔板一信号端X3；a3的3端、a7的2端、a4的4端、a8的1端和5端相连作为该霍尔板一信号端X4；

所述检测平行方向y方向的磁场的纵向霍尔板由上下两侧的霍尔板a1、a2、a5、a6构成，a1的2端、a2的1端和5端、a5的3端、a4的4端相连作为该霍尔板一信号端Y1；a1的1端和5端、a2的4端、a5的2端、a4的3端相连作为该霍尔板一信号端Y2；a1的4端、a2的3端、a5的1端和5端、a4的2端相连作为该霍尔板一信号端Y3；a1的3端、a2的2端、a5的4端、a4的1端和5端相连作为该霍尔板一信号端Y4。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型集成了感应垂直和平行于传感器三个方向磁场强度的磁传感器，并且利用对称结构以及对称连接关系避免了失调电压对后续电路的影响。

(2)本实用新型可以兼容高压CMOS工艺，不需提供额外的mask版以及工序，在提供集成可行性的同时，也有效降低了成本，适合大规模生产。

附图说明

图1为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式一的俯视图。

图2为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式一的剖面图。

图3为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式二的俯视图。

图4为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式二的剖面图。

图5为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式三的俯视图。

图6为感应垂直磁场(Bz)的单个平面霍尔板方式三的剖面图。

图7为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式一的俯视图。

图8为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式一的俯视图。

图9为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式二的俯视图。

图10为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式二的俯视图。

图11为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式三的俯视图。

图12为感应平面磁场(By)的单个纵向霍尔板方式三的俯视图。

图13为感应平面磁场的两个方向(Bx和By)的纵向霍尔板的俯视图。

图14为感应三轴磁场(Bx、By、Bz)的整个霍尔板布局俯视图。

图15为感应三轴磁场(Bx、By、Bz)的整个磁传感器结构图。

具体实施方式