[发明专利]用于产生变化的磁场的磁传感器的方法和装置

说明书

用于检测磁场的方法和装置包括半导体基板(20)，线圈(18)，所述线圈被配置为响应于所述线圈中的变化的电流而提供变化的磁场；以及由所述基板支撑的磁场感测元件(16)。所述线圈接收所述变化的电流，并且作为响应而产生变化的磁场。所述磁场感测元件通过检测磁性目标(12)所导致的磁场的变化并且将所述变化与预期值比较而检测所述目标的存在。

技术领域

本公开内容涉及磁场传感器，并且更具体而言，涉及具有集成线圈或磁体的磁场传感器。

背景技术

有多种类型的磁场感测元件，包括但不限于：霍尔效应元件、磁阻元件和磁敏晶体管。还众所周知的是，有不同类型的霍尔效应元件，例如，平面霍尔元件、垂直霍尔元件和圆形垂直霍尔(CVH)元件。还知道有不同类型的磁阻元件，例如，各向异性磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、隧穿磁阻(TMR)元件、锑化铟(InSb)元件和磁性隧道结(MTJ)元件。

霍尔效应元件产生与磁场强度成正比的输出电压。相反，磁阻元件与磁场成比例地改变电阻。在电路中，可以引导电流通过磁阻元件，由此产生与磁场成正比的电压输出信号。

使用磁场感测元件的磁场传感器用于各种设备中，这些设备包括感测由电流运载导体所运载的电流产生的磁场的电流传感器、感测铁磁或磁性对象的接近的磁开关(本文也称为接近检测器)、感测铁磁物体(例如，轮齿)通过的旋转检测器、以及感测磁场或磁场的磁通量密度的磁场传感器。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了用于具有集成线圈和感测元件的磁传感器的方法和装置，以检测由于诸如铁磁轮齿等目标的运动而由被激励线圈产生的磁场的变化。在一个实施例中，感测元件包括巨磁阻(GMR)元件，其对磁场变化具有比可比的霍尔元件更大的灵敏度。GMR换能器可以包括采用桥式构造的多个GMR元件，在这种情况下，可以将H桥的第一对GMR元件安置于线圈的一端，可以将第二对GMR元件安置于线圈的相对端。或者，磁场感测元件可以是霍尔元件。

在实施例中，磁场传感器包括半导体基板、被配置成响应于线圈中的变化电流来提供变化磁场的线圈；以及受基板支撑并配置成感测受铁磁目标的存在影响的磁场的磁场感测元件。可以由耦合到线圈的脉冲或瞬态电流源来提供电流。特征可以包括以下一个或多个。可以由设置在基板表面上的至少一个金属层来形成线圈。可以将磁场感测元件的至少一部分安置于线圈的环内。电源可以耦合到线圈。可以将线圈安置于基板上方或下方。线圈可以是被包括在与所述基板的封装件相同的封装件中的独立形成的元件。

在另一实施例中，一种检测磁场的方法包括：提供半导体基板，驱动变化的电流通过线圈使得所述线圈产生变化的磁场，以及利用由所述基板支撑的磁场感测元件来感测由于铁磁目标的接近而导致的变化的磁场中的变化。特征可以包括以下特征中的一个或多个。该方法可以包括由设置在基板表面上的一个或多个金属层来形成感应线圈，和/或采用桥式构造的多个GMR元件的形式来提供所述磁场感测元件，在这种情况下，可以将第一对GMR元件安置于感应线圈的一端，并且可以将第二对GMR元件安置于线圈的相对端。可以将磁场感测元件的至少一部分安置于感应线圈的环内。可以以霍尔元件的形式提供磁场感测元件。该方法可以包括向线圈提供脉冲或瞬态电流，将线圈附接到基板顶表面或底表面，和/或将所述线圈提供为在与所述基板的封装件相同的封装件中的独立形成的元件。

附图说明

附图辅助解释所公开的技术并且图示了各种示例性实施例。它们并非旨在限制本发明的范围，也并非旨在呈现每种可能的实施例。图中相同的编号表示相同的元件。

图1是具有集成线圈的磁传感器的实施例的示意图。

图2是磁传感器系统的电路示意图。

图3是具有集成线圈的磁传感器的另一实施例的示意图。

图4A和4B是示例性线圈的顶视图。