(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場センサであって、
ＡＣバイアスコイルに対するターゲットパターンを有する強磁性ターゲットの移動によって変調されるＡＣバイアス磁場を発生させるためのＡＣバイアスコイルと、
前記変調されたＡＣバイアス磁場を感知することにより、前記強磁性ターゲットの移動を示す磁場信号を生成するための少なくとも１つの感知素子を備える磁場信号発生器であって、前記磁場信号は、前記感知した変調されたＡＣバイアス磁場に基づく第１の周波数バンドにおける変調信号部分および外部磁気干渉を感知することに基づく第２の周波数バンドにおける望ましくない信号部分を有する、磁場信号発生器と、
前記磁場信号とローカルに導出された搬送信号との積をとることによって前記磁場信号の復調を実行するための復調器を含む回路と
を備え、
前記磁場信号発生器および前記回路は半導体ダイ上に設けられ、前記磁場センサは、前記半導体ダイに結合され前記半導体ダイと前記ＡＣバイアスコイルとの間に配置されたリードフレームを含むパッケージをさらに備え、前記半導体ダイ、前記リードフレームの少なくとも一部分、および前記ＡＣバイアスコイルを一緒に封入するためのパッケージ本体をさらに備え、
前記復調の結果として、前記変調信号部分が、前記第１の周波数バンドから第３の周波数バンドにシフトされ、前記望ましくない信号部分が、前記第２の周波数バンドから前記第１の周波数バンドにシフトされる、磁場センサ。
【請求項２】
前記第３の周波数バンドはＤＣを含む、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項３】
前記復調器は、前記望ましくない信号部分が前記第１の周波数バンドにシフトされた後に、前記磁場信号から前記望ましくない信号部分を除去するためのフィルタをさらに含む、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項４】
前記回路は、復調後の前記磁場信号に基づいてセンサ出力信号を生成する、請求項３に記載の磁場センサ。
【請求項５】
供給入力部と前記ＡＣバイアスコイルとの間に結合され、ＡＣ信号を前記ＡＣバイアスコイルに提供するためのコイルドライバをさらに備える、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項６】
前記コイルドライバに結合され、前記磁場センサの外部から提供される周波数制御によって前記ＡＣ信号の周波数が調整されることを可能にするための周波数選択入力部をさらに備える、請求項５に記載の磁場センサ。
【請求項７】
前記コイルドライバに結合され、前記ＡＣ信号の周波数を調整するために前記コイルドライバへ周波数選択に基づく周波数選択信号を提供するための周波数制御装置をさらに備える、請求項５に記載の磁場センサ。
【請求項８】
前記周波数制御装置は、複数の周波数調整に続く復調の後の前記磁場信号を受け取り、それに応答して前記周波数選択を修正するように構成される、請求項７に記載の磁場センサ。
【請求項９】
前記ＡＣバイアス磁場が発生される周波数は、前記第１の周波数バンドが前記第２の周波数バンドにおける前記磁気干渉に関連付けられた周波数を除外するように設定される、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１０】
前記ＡＣバイアスコイル、前記磁場信号発生器、および前記回路は、半導体ダイ上に設けられる、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１１】
前記ＡＣバイアスコイルは、平面スパイラルコイルを含む、請求項１０に記載の磁場センサ。
【請求項１２】
前記感知素子は、少なくとも１つのスピンバルブ、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＭＴＪタイプ感知素子を含む、請求項１１に記載の磁場センサ。
【請求項１３】
供給入力部と前記ＡＣバイアスコイルとの間に結合され、ＡＣ信号を前記ＡＣバイアスコイルに提供するためのコイルドライバをさらに備える、請求項１１に記載の磁場センサ。
【請求項１４】
前記ＡＣバイアスコイルは、ソレノイドタイプコイルを含む請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１５】
前記ソレノイドタイプコイルは、前記ＡＣバイアス磁場を集中させるための軟質強磁性コアを備える、請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項１６】
前記パッケージ本体は、前記ダイ、前記リードフレームの少なくとも一部分、および前記ＡＣバイアスコイルを封入するためのモールド部分を備える、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１７】
前記パッケージ本体は、前記ダイ、および前記リードフレームの少なくとも一部分を封入するための第１のモールド部分と、前記ＡＣバイアスコイルを封入するための第２のモールド部分と、を備える、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１８】
前記第２のモールド部分は、強磁性モールド材料を含む請求項１７に記載の磁場センサ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗（ＭＲ）素子、または他のタイプの磁場感応素子のうちの選択された１つである、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの感知素子を実装するために使用される材料は、ＩＶ族半導体材料またはＩＩＩ−Ｖ族半導体材料のうちの選択された１つである、請求項１９に記載の磁場センサ。
【請求項２１】
磁場センサにおいて使用される方法であって、
ＡＣバイアスコイルにより、前記ＡＣバイアスコイルに対するターゲットプロファイルパターンを有する強磁性ターゲットの移動によって変調されるＡＣバイアス磁場を発生させるステップと、
磁場信号発生器が、前記変調されたＡＣバイアス磁場を感知することにより、前記ターゲットプロファイルパターンを有する強磁性ターゲットの移動を示す磁場信号を生成するステップであって、前記磁場信号は、前記変調されたＡＣバイアス磁場を感知することに基づく第１の周波数バンドにおける変調信号部分、および外部磁気干渉を感知することに基づく第２の周波数バンドにおける望ましくない信号部分を含む、ステップと、
前記変調信号部分を前記第１の周波数バンドから第３の周波数バンドにシフトし、前記望ましくない信号部分を前記第２の周波数バンドから前記第１の周波数バンドにシフトするために、回路によって、前記磁場信号とローカルに導出された搬送信号との積をとることにより前記磁場信号の復調を実行するステップと
を含み、前記磁場信号発生器および前記回路は半導体ダイ上に設けられ、前記磁場センサは、前記半導体ダイに結合され前記半導体ダイと前記ＡＣバイアスコイルとの間に配置されたリードフレームを含むパッケージをさらに備え、前記半導体ダイ、前記リードフレームの少なくとも一部分、および前記ＡＣバイアスコイルを一緒に封入するためのパッケージ本体をさらに備える、方法。
【請求項２２】
前記第３の周波数バンドはＤＣを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記復調を実行するステップは、前記望ましくない信号部分が前記第１の周波数バンドにシフトされた後に、前記磁場信号から前記望ましくない信号部分を除去するためにフィルタリングするステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
復調後の前記磁場信号に基づいて出力信号を生成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ＡＣ信号を前記ＡＣバイアスコイルに提供して、前記ＡＣバイアス磁場を発生させるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＡＣ信号は、調整可能周波数である周波数を有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の周波数バンドが前記第２の周波数バンドにおける前記磁気干渉に関連付けられた周波数を除外するように、前記ＡＣ信号の周波数を設定するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にセンサに関し、より詳細には、磁場感知素子を利用して強磁性物体の相対運動を検出するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動ターゲットの運動を検出する磁場センサが知られている。
【０００３】
ターゲットは、硬質強磁性（永久磁石）ターゲットまたは軟質強磁性ターゲットとすることができる。強磁性ギヤターゲットのフィーチャを検出する磁場センサは、「ギヤ歯センサ」と呼ばれることがある種類のセンサに属する。ギヤ歯センサは、エンジン管理用途、アンチロックブレーキシステム、トランスミッションシステム、および他の産業または自動車システムにおいて重要な要素である。
【０００４】
このタイプの磁場センサでは、ターゲットの機械的プロファイルに関連付けられた磁場が、ホール素子または磁気抵抗（ＭＲ）素子などの磁場感知素子によって感知される。ターゲットが軟質強磁性材料である場合、典型的には永久磁石をセンサの近くに配置することにより、感知素子に直流（ＤＣ）バイアス磁場が提供される。ＤＣバイアス磁場は、静的またはゼロ周波数磁場である。ターゲットのフィーチャが感知素子を通過すると、感知素子が受ける磁場がターゲットのプロファイルに関連して変わる。感知素子は、磁場を感知し、感知した磁場に比例して信号を変更し生成する。典型的には、ターゲットが（歯車の歯および谷などの）フィーチャの反復パターンを有する場合、センサによって生成された磁場信号は正弦波信号の形態を取る。
【０００５】
あるセンサは、磁場信号が閾値を横切るごとに状態を変化させる出力信号を発生させるように磁場信号を処理する。そうした出力を使用して、ターゲットを回転するための回転速度などの情報を決定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外部の磁気の影響に対する耐性（ｉｍｍｕｎｉｔｙ）を有する磁場センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、一態様において、本発明は磁場センサを対象とする。磁場センサは、ＡＣバイアス磁場を発生させるためのＡＣバイアスコイルを備え、前記ＡＣバイアス磁場は、前記ＡＣバイアスコイルに対する強磁性ターゲットの移動によって変調されることができる。磁場センサは、前記変調されたＡＣバイアス磁場を感知し磁場信号を生成するための少なくとも１つの感知素子を備える磁場信号発生器をさらに備え、前記磁場信号は、前記感知した変調されたＡＣバイアス磁場に基づく第１の周波数バンドにおける変調信号部分を有する。また、磁場信号の復調を実行するための復調器を含む回路も備えられる。前記磁場信号が、磁気干渉に基づく第２の周波数バンドにおける望ましくない信号部分をさらに含むとき、前記復調の結果として、前記変調信号部分が、前記第１の周波数バンドから第３の周波数バンドにシフトされ、前記望ましくない信号部分が、前記第１の周波数バンドに前記第２の周波数バンドからシフトされる。
【０００８】
本発明の実施形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。
【０００９】
第３の周波数範囲はＤＣを含むことができる。前記復調器は、前記望ましくない信号部分が前記第１の周波数バンドにシフトされた後に、前記磁場信号から前記望ましくない信号部分を除去するためのフィルタをさらに含むことができる。回路は、復調後に前記磁場信号に基づいてセンサ出力信号を生成するように動作することができる。磁場センサは、供給入力部（ｓｕｐｐｌｙ  ｉｎｐｕｔ）と前記ＡＣバイアスコイルとの間に結合され、ＡＣ信号を前記ＡＣバイアスコイルに提供するためのコイルドライバをさらに備えることができる。また、外部アプリケーション（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）によって前記ＡＣ信号の周波数が調整されることを可能にするための周波数選択入力部も設けることができる。磁場センサは、前記コイルドライバに結合され、かつ前記ＡＣ信号の周波数を調整するために前記コイルドライバへ周波数選択に基づく周波数選択信号を提供するための周波数制御装置をさらに備えることができる。周波数制御装置は、複数の周波数調整に続く復調の後の前記磁場信号を受け取り、前記周波数選択を修正するように構成され得る。周波数は、前記第１の周波数範囲が前記第２の周波数バンドにおける前記磁気干渉に関連付けられた周波数を除外するように設定され得る。
【００１０】
ＡＣバイアスコイル、磁場信号発生器、および回路は、半導体ダイ上に設けられ得る。ＡＣバイアスコイルは、平面スパイラルコイルとすることができる。
【００１１】
前記感知素子は、少なくとも１つのスピンバルブ、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＭＴＪタイプ感知素子を含むことができる。
【００１２】
前記磁場信号発生器および前記回路は半導体ダイ上に設けられてよく、前記磁場センサは、前記半導体ダイに結合され前記半導体ダイと前記ＡＣバイアスコイルとの間に配置されたリードフレームを含むパッケージと、前記半導体ダイ、前記リードフレームの少なくとも一部分、および前記ＡＣバイアスコイルを一緒に封入するためのパッケージ本体と、をさらに備える。ＡＣバイアスコイルは、ソレノイドタイプコイルとすることができる。ソレノイドタイプコイルは、ＡＣバイアス磁場を集中させるための軟質強磁性コアを備えることができる。パッケージ本体は、前記ダイ、前記リードフレームの少なくとも一部分、および前記ＡＣバイアスコイルを封入するためのモールド部分を備えることができる。代替的には、パッケージ本体は、前記ダイ、および前記リードフレームの少なくとも一部分を封入するための第１のモールド部分と、前記ＡＣバイアスコイルを封入するための第２のモールド部分と、を備えることができる。前記第２のモールド部分は、強磁性モールド材料を含むことができる。
【００１３】
少なくとも１つの感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗（ＭＲ）素子、または他のタイプの磁場感応素子のうちの選択された１つとすることができる。前記少なくとも１つの感知素子を実装するために使用される材料は、ＩＶ族半導体材料またはＩＩＩ−Ｖ族半導体材料のうちの選択された１つとすることができる。
【００１４】
別の態様において、本発明は磁場センサを対象とする。磁場センサは、変調されたＡＣバイアス磁場を感知し磁場信号を生成するための少なくとも１つの感知素子を備える磁場信号発生器を備え、前記磁場信号は、前記感知した変調されたＡＣバイアス磁場に基づく第１の周波数バンドにおける変調信号部分を有する。また、磁場信号の復調を実行するための復調器を含む回路も備えられる。前記磁場信号が、磁気干渉に基づく第２の周波数バンドにおける望ましくない信号部分をさらに含むとき、前記復調の結果として、前記変調信号部分が、前記第１の周波数バンドから第３の周波数バンドにシフトされ、前記望ましくない信号部分が、前記第１の周波数バンドに前記第２の周波数バンドからシフトされる。一実施形態では、ＡＣバイアス磁場は、ＡＣ信号によって駆動された外部コイルによって発生される。
【００１５】
さらに別の態様では、本発明は方法を対象とする。本方法は、変調されたＡＣバイアス磁場を感知することに基づく第１の周波数バンドにおける変調信号部分、および磁気干渉を感知することに基づく第２の周波数バンドにおける望ましくない信号部分を含む磁場信号を生成するステップと、前記変調信号部分を前記第１の周波数バンドから第３の周波数バンドにシフトし、前記望ましくない信号部分を前記第１の周波数バンドに前記第２の周波数バンドからシフトするために、前記磁場信号の復調を実行するステップと、を含む。前記復調を実行するステップは、前記望ましくない信号部分が前記第１の周波数バンドにシフトされた後に、前記磁場信号から前記望ましくない信号部分を除去するためにフィルタリングするステップをさらに含む。本方法は、復調後に前記磁場信号に基づいてセンサ出力信号を生成するステップと、ＡＣ信号をＡＣバイアスコイルに提供して、ＡＣバイアス磁場を発生させるステップであって、前記ＡＣバイアス磁場は、前記ＡＣバイアスコイルに対する強磁性ターゲットの移動によって変調されると、前記変調されたＡＣバイアス磁場を生成する、ステップと、のうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。前記ＡＣ信号は、調整可能周波数である周波数を有することができ、また、本方法は、前記第１の周波数バンドが前記第２の周波数バンドにおける前記磁気干渉に関連付けられた周波数を除外するように、前記ＡＣ信号の周波数を設定するステップをさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の上述の特徴および本発明それ自体は、以下の図面の詳細な説明からより完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】強磁性ターゲットのフィーチャを検出するためのＡＣバイアスコイルおよび磁場センサを含む例示的な磁場感知配列（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の図である。
【図２】図２Ａは、ＤＣバイアス磁場の感知の周波数領域表現の図である。図２Ｂは、ＡＣバイアス磁場の感知の周波数領域表現の図である。
【図３】変調されたＡＣバイアス磁場を感知するための感知素子と、復調器とを有する例示的な磁場センサの機能ブロック図である。
【図４】図３の復調器の例示的な実施形態のブロック図である。
【図５】図５Ａは、ミキサ出力における復調の周波数領域表現の図である。図５Ｂは、後続するフィルタリングの後の周波数領域表現の図である。
【図６Ａ】コイルドライバおよびＡＣバイアスコイルを備える例示的な磁場センサの機能ブロック図である。
【図６Ｂ】コイルドライバおよびＡＣバイアスコイルを備える例示的な磁場センサの機能ブロック図である。
【図６Ｃ】周波数を設定／調整するための例示的なプロセスのフロー図である。
【図７】集積されたＡＣバイアスコイルを有する例示的な磁場センサの平面（上面）図である。
【図８】第１の非導電性モールド部分、ＡＣバイアスコイル、および第２のモールド部分を有する磁場センサの断面図である。
【図９】第１の非導電性モールド部分、ＡＣバイアスコイル、および第２のモールド部分を有する代替的磁場センサの断面図である。
【図１０】非導電性モールド部分およびＡＣバイアスコイルを有する別の代替的磁場センサの断面図である。
【図１１】ハウジング内に封入されたパッケージ化磁場センサ集積回路および別個のコイルユニットを有する磁場センサ組立体の斜視図である。
【図１２】図１１に示された磁場センサ組立の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書では、望ましくない磁気の影響の効果を回避するために、交流（「ＡＣ」）バイアス磁場変調および復調方式を利用する磁場感知配列（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が説明される。
【００１９】
そのような配列を説明する前に、いくつかの情報を提供する。
【００２０】
本明細書で使用される場合、「磁場感知素子」という用語は、磁場を感知することができる様々な電子素子を説明するために使用される。磁場感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子、または磁気トランジスタとすることができるが、これらに限定されない。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、たとえば、平面ホール素子、垂直ホール素子、および円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子がある。やはり知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、たとえば、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、および磁気トンネル接合（ＭＴＪ）がある。磁場感知素子は、スピンバルブタイプであってもよい。磁場感知素子は、単一素子であってもよく、または代替的に、様々な構成、たとえば、ハーフブリッジまたはフル（ホイートストン）ブリッジで配置された２つ以上の磁場感知素子を含んでもよい。デバイスタイプおよび他のアプリケーションの要件に応じて、磁場感知素子は、シリコン（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）などのＩＶ族半導体、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）もしくはインジウム化合物、たとえばインジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体からなるデバイスであってもよい。
【００２１】
知られているように、上述された磁場感知素子のうちのいくつかは、磁場感知素子を支持する基板に平行な最大感度の軸を有する傾向があり、上述された磁場感知素子の他のものは、磁場感知素子を支持する基板に垂直な最大感度の軸を有する傾向がある。特に、平面ホール素子は、基板に垂直な感度の軸を有する傾向があり、金属ベースまたは金属の磁気抵抗素子（たとえば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）および垂直ホール素子は、基板に平行な感度の軸を有する傾向がある。
【００２２】
外部磁気干渉は、特にギヤ歯センサ用途において、磁場センサの性能に悪影響を与える可能性がある。磁気干渉の潜在的発生源は、通電ワイヤ、誘導点火コイルの発火、電気モータの動作、地面の磁石（ｇｒｏｕｎｄ−ｂａｓｅｄ  ｍａｇｎｅｔｓ）、および他の磁場センサを含む。高感度用途、たとえば、ＧＭＲタイプ磁場感知素子を使用する用途では、地球磁場を含むさらなる磁気干渉の発生源が懸念される。
【００２３】
磁気干渉のほとんどは、直流（ＤＣ）近傍の周波数すなわちゼロ周波数で情報を含む。強磁性ターゲットのプロファイル（すなわち「対象の情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）」）を検出するために磁場センサと関連してＤＣバイアス磁場が使用される場合、センサに対するターゲットの移動によって引き起こされた変化によって変えられるようなＤＣバイアス磁場の感知は、ＤＣ近傍の周波数で発生する磁気干渉に影響されやすい。トランスデューサによって生成される信号電圧は、ＤＣおよびＤＣ近傍値を含む範囲内で変化し得るので、周波数弁別によって、感知された信号から望ましくない干渉を除去することは、概して実用的でない。磁場感知素子が差動感知配列において対で使用されて差分信号を生成する場合、望ましくない干渉は大部分が無効にされる。しかしながら、単一点（非差動）感知構成の場合、望ましくない低周波数磁気干渉を除去または低減する問題に対して、異なる手法を必要とする。
【００２４】
この目的のため、本発明の非ＤＣバイアス配列は、ターゲット情報変調のために低干渉周波数バンドにおけるバイアス磁場を採用する。図１を参照すると、ＡＣバイアス磁場を利用する例示的な強磁性ターゲット感知アプリケーション（ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）１０の簡潔な概念レベルの表現が示されている。アプリケーション１０は、ターゲットプロファイル１４を有する強磁性ターゲット１２と、磁場感知配列１６とを含む。ターゲットプロファイル１４は、軟質または硬質強磁性材料で作られてよく、隆起したフィーチャ１８ａ（たとえば歯）に続いて典型的には谷、凹部、または切欠と呼ばれる間隙１８ｂがある交互パターンによって画定され得る。プロファイルフィーチャは、設計要件に基づいて様々な形状を有することができる。図１に示されるようなターゲットプロファイルパターンは、回転ターゲットの周囲に沿って、たとえば、歯車などの回転強磁性物体の周囲に沿って、半径方向（すなわちギヤの外側の縁または端に沿って）または軸方向に設けられてよい。より一般的には、ターゲットプロファイルパターンは、（強磁性材料の「存在」および「不在」のような）強磁性材料の提示、または異なる磁気極性の提示に変化をもたらす任意のパターンであってよい。たとえば、アプリケーションは、代わりに、軸方向感知配列において（間隙として穿孔部分を有する）リング磁石または型打ちされたターゲットの磁区を使用してもよい。様々な磁化方向を有する硬質磁性ターゲットの場合、ターゲットフィーチャは単に磁気的であってもよく、または機械的と磁気的の両方であってもよい。したがって、ターゲットプロファイルは機械的および／または磁気的フィーチャのパターンを含む得ることは理解されよう。
【００２５】
さらに図１を参照すると、磁場感知配列１６は、少なくとも１つの磁場感知素子（もしくは単に「感知素子」または「ＳＥ」）２２またはトランスデューサを有する磁場センサ２０を含む。さらに、配列１６には、磁気または誘導源の形態のＡＣバイアス素子、たとえば、ＡＣバイアスコイル２４として示される導電コイルが含まれる。ＡＣ信号がＡＣ信号発生器（図示せず）によってコイル入力線２６を介してＡＣバイアスコイル２４に印加されると、コイル２４を流れる電流が、本明細書ではＡＣバイアス磁場と呼ばれる連続的な交番磁場を生成する。ＡＣバイアス磁場の周波数は、ＡＣ信号の周波数によって決定される。磁気の強さは、コイルを流れる電流の量、コイルの設計（たとえば、コイルの巻数）、および磁気回路の他の特徴、たとえば、集束器（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）または磁束ガイドの存在または不在によって決定される。
【００２６】
ＡＣバイアスコイル２４は、磁場センサ２０に取り付けられても、または磁場センサ２０の近くに配置されてもよい。代替的に、ＡＣバイアスコイル２４は、後述するように何らかの様式で磁場センサ２０の設計に組み込まれてもよい。
【００２７】
背景技術で論じられたように、軟質強磁性材料で作られたターゲットフィーチャが検出される感知配列は、磁場を提供するために、あるタイプの磁気バイアスを必要とする。図１に示された配列１０では、磁場は、ＡＣバイアスコイル２４によって提供されたＡＣバイアス磁場である。ターゲットプロファイル１４が磁場センサ２０を通過すると、それがＡＣバイアスコイル２４によって発生されたＡＣバイアス磁場を変える。磁場感知素子２２は、コイルが発生した磁場とターゲットプロファイル１４の磁気相互作用から生じた磁場を感知し、その磁場を磁場信号に変換する。磁場は、様々なタイプの感知アプリケーションにおいて検出され得る。例示的な感知アプリケーションは、速度、方向、および位置の感知を含む。
【００２８】
ＡＣバイアス電流は、図１に示されるように外部ＡＣ源によって、または後述されるように磁場センサ２０によって提供され得る。ＤＣ電源が使用される場合、ＡＣ出力は、様々な技術によって、たとえばインバータ（発振回路）を使用して、ＤＣ入力（供給電圧）から生成され得る。発生されたＡＣ信号は、様々な波形（たとえば、正弦波、または方形、のこぎり、もしくは三角形状の波形のような非正弦波）、さらに様々な周波数を有することが可能である。
【００２９】
ターゲットプロファイル１４に対するＡＣバイアスコイル２４の物理的方向は、コイルの形状およびサイズ、バイアス電流の量、感知素子のタイプなど、様々なファクタに基づいて変化し得る。一般に、感知配列１６は、適切な感度で感知素子２２によって感知され得る磁場の変化を生成するために、センサ２０に対するターゲットプロファイルの移動を可能にする必要がある。
【００３０】
次に、ＡＣ変調の詳細を説明する。従来の信号変調の用語を用いると、ターゲットプロファイルによって提示されるパターンは、変調をする「ベースバンド」の役割をし、ＡＣバイアス磁場は「搬送波」の役割をする。変調は、搬送波に対して実行される。ベースバンドは、搬送波の振幅を変調することにより、搬送波によって搬送されるまたは搬送波に印加される。搬送波の周波数は、「搬送波周波数」またはｆｃである。
【００３１】
この例では、ターゲットプロファイルパターン（ベースバンド）が磁場（搬送波）を変調して、変調された磁場を生成する。変調をするパターンは、搬送波磁場と相互作用すると、搬送波の振幅を変調して、振幅変調されたＡＣバイアス磁場を生成する。ＡＣバイアス磁場、またはより具体的にはＡＣバイアス磁場の大きさは、機械的に歯があるターゲットの場合、ターゲットプロファイルの幾何形状に応じて振幅変調される。ここでは、ＡＣ信号がコイルに印加されると、ＡＣバイアス磁場がコイルによって発生される。ＡＣ信号の周波数が搬送波周波数を設定する。搬送波周波数でのＡＣ駆動バイアス磁場を伴う変調の結果、対象の情報は、ＤＣ（より具体的には、ＤＣおよびＤＣ近傍の周波数を含む周波数範囲またはバンド）から、より高い周波数バンドにシフトされる。搬送波周波数ｆｃは、上述のタイプのより低い周波数の磁気干渉を含むものよりも高い異なる周波数バンドへ対象の情報を移動させるために十分に高い周波数となるように選択される。搬送波周波数は、固定または可変とされ得る。可変（または調整可能）搬送波周波数は、たとえば、搬送波がいずれの固定周波数干渉とも一致しないように、時間の経過につれて変更され得る。
【００３２】
より具体的には、感知素子２２（図１）によって生成された磁場信号は、変調されたＡＣバイアス磁場に対応する第１の成分または信号部分（すなわち、「対象の情報」−ターゲットプロファイルを示す情報を含む「変調信号部分」）を含むことになる。また、磁場信号は、存在する低周波数磁気干渉の任意の発生源からの磁場に対応する第２の成分または信号部分（「望ましくない信号部分」）を含むこともある。第１の信号部分は、（搬送波周波数に基づいてＤＣから第１の周波数バンドに変調された）第１の周波数バンドに含まれる。第２の信号部分は、存在する場合、第１の周波数バンドとは異なりそれより低い範囲の周波数を有する第２の周波数バンドに含まれる。搬送波周波数は、第１の周波数バンドが第２の周波数バンドと重ならないように十分に高く選択され得る。一例として、第２の周波数バンドは、低周波数磁気干渉の潜在源に基づいて０Ｈｚと１ｋＨｚの間の周波数の範囲を有することができ、搬送波周波数は、第１の周波数が１８０ｋＨｚと２２０ｋＨｚの間の周波数の範囲を有するように選択され得る。
【００３３】
このようにして磁場信号がこれら２つの信号成分に分離されると、復調およびフィルタリング技術を使用して、ＤＣの第１の成分の対象の望ましいターゲットプロファイル情報のみを含む磁場信号、すなわち、ターゲットのプロファイルを示す正弦波信号の形態の「対象の信号」を生成することが可能になる。やはり、この信号は、ＤＣおよびＤＣ近傍値を含む周波数バンドまたは範囲内で変化し得る。この周波数バンドは、本明細書では「第３の周波数バンド」と呼ばれる。対象の信号が生成されると、それは、追加的情報を得るためにさらに処理されることができ、たとえば、速度および／または方向の決定のために処理されることができる。より一般的には、第３の周波数バンドは、ＤＣおよび／またはＤＣ近傍値を含むことができる。他の周波数範囲に対応する第３の周波数バンドを利用する実施形態も企図される。
【００３４】
このタイプの変調方式は、（前述のように）低周波数磁気干渉に影響されやすい単一点（非差動）タイプ感知のために有利であるが、差動感知にも使用され得る。より一般的には、本明細書に提示される技術および回路は、バイアス磁場を利用する任意の感知アプリケーションに適用可能である。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂは、従来のＤＣバイアス磁場（図２Ａ）およびＡＣバイアス磁場（図２Ｂ）を用いる感知の差を示す。図２Ａを参照すると、参照番号３０で表されるＤＣバイアス感知の周波数領域表現は、ＤＣバイアス磁場３２であって、ＤＣバイアス磁場を使用する結果としてＤＣおよびその近傍で生じる「対象の信号」３４を発生させたＤＣバイアス磁場と、磁気干渉に関連付けられた１つまたは複数の磁場であって、やはりＤＣ近傍で発生し、まとめて参照番号３６として表される磁場とを示す。次に、図２Ｂを参照すると、参照番号４０で表されるＡＣバイアス感知の周波数領域表現は、搬送波周波数ｆＣにおけるＡＣバイアス磁場４２を示し、（対象の情報に対応する）変調信号部分４４は、変調のためにＡＣバイアス磁場を使用する結果としてその搬送波周波数に中心がある周波数バンドで生じる。図２Ａの磁気干渉３６は図２Ｂでも示されるが、その位置は変わらない。したがって、図２Ａおよび２Ｂから分かるように、ＤＣバイアス磁場の代わりにＡＣバイアス磁場を使用する結果、変調信号部分のスペクトルが磁気干渉のスペクトルから分離される。上述のように、搬送波周波数の選択が重要である。磁気干渉の既知または潜在的な発生源の周波数の理解に基づく搬送波周波数の注意深い選択により、対象の情報に対応する（トランスデューサによって生成された）磁場信号の部分を、図２Ｂに示されるように、より低い摂または摂動なしの周波数バンド内へＤＣからシフトすることが可能になる。
【００３６】
図３を参照すると、強磁性ターゲット検出のための（図１の）磁場センサ２０の例示的実施形態の機能ブロック図が示されている。磁場センサ２０は、磁場信号発生器５０、復調器（もしくは復調ユニットまたは回路）５２、閾値および／またはピーク基準（もしくはピーク）検出器５４、ならびに出力段５６を含む。磁場信号発生器５０は、感知素子出力部６０によって増幅器５８に結合された少なくとも１つの感知素子２２を含む。増幅器５８は、その出力で磁場信号６２を発生させる。磁場信号６２は、変調されたＡＣバイアス磁場に基づいて（本明細書では変調信号部分とも呼ばれる）第１の信号部分を含むが、低周波数磁気干渉からの寄与部分も含む可能性がある。これらの寄与部分は、本明細書では、磁場信号６２の第２の信号部分（または望ましくない信号部分）と呼ばれる。磁場信号６２は、概して「Ｖｓｉｇ，ｍｏｄ」６２として示される。増幅器５８の出力は、復調器５２の入力として提供され、復調器５２は、復調器出力６４で磁場信号の復調されたバージョン（「Ｖｓｉｇ，ｄｅｍｏｄ」）を生成する。（本明細書では対象の信号とも呼ばれる）復調された磁場信号６４は、検出器５４への入力として提供され、検出器５４は、「Ｖｄｅｔ」信号６６として示される検出器出力信号を発生させる。検出器出力信号６６は、出力段５６への入力として提供され、出力段５６は、センサ出力「ＯＵＴ」７０でセンサ出力信号６８を提供する。
【００３７】
あるアプリケーションでは、磁場センサ２０が、ターゲット、たとえば、回転強磁性歯車に近接して配置され、センサ出力信号６８が回転の速度を示す。復調器出力６４が、信号６８の代わりにＯＵＴ７０で、または追加の出力で、アナログ出力信号として提供され得ることは理解されよう。これらの出力信号の一方または両方は、さらなる処理（たとえば、速度、方向、および／または位置の決定）のために、ユーザまたはアプリケーションに使用可能にされる。したがって、磁場センサ２０は、センサに対するターゲットの移動を表す情報を提供することができる。その情報は、デジタル出力信号、アナログ出力信号、または両方として提供され得る。
【００３８】
外部電源電圧が、ＶＣＣ端子または入力部７２で磁場センサ２０に提供され得る。センサのサブ回路は、ＶＣＣバス７４を介してＶＣＣ入力部７２に結合され、内部ＧＮＤ接続７８を通してアース（ＧＮＤ）端子７６に接続される。
【００３９】
磁場信号発生器５０は、単一感知素子、たとえば、ＳＥ２２のみを有するように示されているが、複数の素子を有する感知素子、たとえば、差動感知構成が使用されてもよい。図３に示される磁場センサ機能性は、集積回路（ＩＣ）の形態で提供される。そのようなＩＣＮのＩ／Ｏインターフェースは、破線８０によって図中に示される。パッケージ化ＩＣは、ＶＣＣ入力部または端子７２、ＧＮＤ端子７６、および出力（ＯＵＴ）７０のそれぞれに対応するように、少なくとも１つのピンまたはリードを有することになる。磁場センサまたはセンサＩＣ２０は、図示されない他のフィーチャおよび信号が提供され得る。ＩＣの機能性、すなわち、それに含まれる回路素子が、特定のアプリケーションに適合するように変更され得ることは理解されよう。
【００４０】
出力段５６は、トーテムポールプッシュプルまたはオープンドレイン、オープンコレクタ出力構成として実装され得る。このタイプの構成は典型的構成である。そのような出力を有するデバイスは、「３線式」デバイスと呼ばれることがある。図３には３線式デバイスが示されている。代替的に、出力段は、センサの２つのデジタル出力状態を表す２以上のレベルの電流を提供する電流源出力構造として実装されてもよい。出力電流は、供給／アース線上に提供されてもよい。電流源出力構造の使用は、出力７０の必要性をなくすことになる。電流出力構造を有するセンサデバイスは、「２線式」デバイスと呼ばれることがある。他の実装形態では、出力は、アイ・スクエア・シー回路（Ｉ２Ｃ）、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）、シングル・エッジ・ニブル伝送（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｄｇｅ  Ｎｉｂｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＳＥＮＴ）のようなプロトコル、または自動車、産業、もしくは消費者用途で使用される他のプロトコルでコード化されてもよい。
【００４１】
図示されていない磁場センサの他の態様が既知の技術および設計によって実装されてもよい。デバイスが、感知素子の磁場信号からセンサ出力を発生させるために集合的に動作する様々な他の回路を含んでもよいことは理解されよう。たとえば、ほんの数例を挙げれば、動的オフセットキャンセル（すなわちチョッパー安定化）、自動利得制御（ＡＧＣ）、およびオフセット調整のような特徴を実装するために、他の回路がデバイスに組み込まれてもよい。
【００４２】
検出器５４は、ピーク検出器もしくは閾値検出器として動作する、または両方のタイプの検出を行うように実装され得る。ピーク検出器は、それらの入力信号、この例では復調された磁場信号６４を追跡し、入力信号のピークに関係付けられた閾値レベルで切り替わる。閾値検出器は、スイッチングを誘起するためにその入力信号が比較されるレベルを適用する。これらの閾値は、ピークツーピーク振幅の割合（たとえば、８５％および１５％、もしくは６０％および４０％）として定義される相対的閾値としてもよく、または固定閾値（たとえば、ゼロ交差閾値）とすることもできる。
【００４３】
上述されたように、図１の例示的感知配列は、歯車のような機械的プロファイルフィーチャを有する回転ターゲットに関連して示されたが、本明細書に説明されるセンサアパーチャの回路および技術は同様に他のタイプのターゲットの感知に適用されてもよいことは理解されよう。たとえば、ターゲットは、リング磁石または他のタイプの多極磁石などの硬強磁性材料（すなわち永久磁石）からなる物体を含むように実装されてもよい。そのようなターゲットは、上述のような歯および谷などの機械的なフィーチャのパターンの代わりに、一連の交互するＳおよびＮ磁極によって画成される磁気的な「フィーチャ」のパターンを備えたプロファイルを有することができる。
【００４４】
（図３の）復調器５２は、として、または他の既知の技術によって（たとえば、包絡線検波を使用して）実装され得る。一実施形態では、図４に示されるように、復調器５２のプロダクト検波器実装形態は、入力して磁場信号６２および搬送波発生器９６からの搬送波発生器信号９４を受け取る周波数ミキサ（または逓倍器）９０を含む。ミキサ９０は、磁場信号６２と、ローカルに導出された搬送信号（たとえば、局部発振器生成信号）９４との積を取って、ＤＣおよびその近傍における第１の信号部分の対象の情報と、感知が行われたときにＤＣ近傍に存在した磁気干渉に対応するより高い周波数成分とを含む、出力９８を生成する。このようにして、プロダクト検波器は、磁場信号６２の第１の信号部分を、その現在の周波数バンド（第１の周波数バンド）から、ＤＣを含むより低い周波数範囲（第３の周波数バンド）にシフトし、第２の信号部分を、第１の周波数バンドに、第２のより低い周波数バンド（第２の周波数バンド）からシフトすることによって、周波数スペクトルにおける第１の信号部分および第２の（望ましくない）信号部分の位置を変更する。先に述べたように、第１の周波数バンドは、磁場信号の第１の部分のスペクトルが磁場信号の第２の部分の周波数スペクトルと分離されるように選択された搬送波周波数に基づく。局部発振器の周波数は、変調に使用される搬送波（すなわち、ＡＣバイアスコイルに印加されたＡＣ信号）の周波数と同じ（および同相）である。
【００４５】
さらに図４を参照すると、復調器５２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１００も含む。ＬＰＦ１００への入力として提供された信号９８は、ローパスフィルタリングされて信号６４を発生する。ローパスフィルタリングは、第２の信号部分を除去するとともに第１の信号部分の対象の情報を保持する。したがって、ターゲットに関する対象の情報を含む「復調された」磁場信号６４は、この段でアナログセンサ出力として提供することができ、または、検出器５４（図３）によってさらに処理されてターゲットプロファイルの移動のデジタル信号表現を生成することができる。
【００４６】
図５Ａ〜５Ｂは、復調プロセスを示す。図５Ａを参照すると、参照番号１１０で示されるミキサ出力で見られるような復調の周波数領域表現が、（参照番号１１２で示される）ＤＣおよびＤＣ近傍値を含む第３の周波数バンドにおける第１の信号部分、および（参照番号１１４で示される）搬送波周波数のより高い第１の周波数バンドにおける磁気干渉に対応する第２の信号部分を示す。図５Ｂを参照すると、参照番号１２０で示されるローパスフィルタリング後の復調の周波数領域表現が、ＤＣおよびその近傍における第１の信号部分１１２のみ示す（図５Ａの参照番号１１４で示される、より高い周波数成分は、フィルタリングによって除去されている）。
【００４７】
先に述べたように、ＡＣ搬送波信号は、磁場センサによって発生することができ、または外部コンポーネントによって提供されてもよい。また、ＡＣバイアスコイルは、様々な異なる方法で磁場センサと一緒にパッケージ化され得る。たとえば、コイルは、（図７に示されるように）センサダイの一部として形成されてもよい。様々な適切なコイル入力信号生成およびコイルパッケージ化オプションの例が、図６Ａ〜６Ｃおよび図７〜１２を参照して以下で説明される。
【００４８】
図６Ａ〜６Ｂは、磁場センサの代替的実施形態の機能ブロック図を示す。１つの代替的実施形態では、図６Ａを参照すると、ここでは磁場センサ１３０として示される磁場センサが、ＡＣバイアスコイルドライバ回路１３２およびＡＣバイアスコイル１３４を含む。センサの他の特徴は図３と同じである。コイルドライバ１３２は、バス７４を介してＤＣ供給入力部７２からＤＣ供給信号を受け取るために電圧供給バスに結合されている。コイルドライバ１３２は、ＡＣバイアスコイル１３４に結合され、ＡＣ信号１３６をＡＣバイアスコイル１３４に提供する。ＡＣ信号１３６は、ＡＣバイアスコイル１３４のＡＣ搬送波周波数を設定および制御するために使用される。コイルドライバ１３２は、発振器回路または信号発生器を実装され得る。
【００４９】
先述のように、ＡＣ搬送波周波数は、固定周波数または可変（もしくは調整可能）周波数とされ得る。図６Ａに示されるように、コイルドライバ１３２は、（任意選択の「ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＳＥＬＥＣＴ（周波数選択）」入力部１３８として示される）入力部を実装することができ、それにより、センサユーザまたはアプリケーションは、ＡＣ搬送波周波数の初期値を設定し、また、動作中に、入力部１３８をコイルドライバ１３２に接続する任意選択の入力線１３９を介してＡＣ搬送波周波数を変更することが可能になる。たとえば、コイルドライバ１３２の１つまたは複数の内部コンポーネントの値は、ドライバ回路１３２の出力で生成されるＡＣ搬送波の周波数を変えるために、（入力部１３８を介して）外部ユーザまたはアプリケーション制御の下で調整可能であり得る。
【００５０】
コイルドライバおよびバイアスコイルに加えて、センサは他の特徴が設けられてもよい。図６Ｂに示される別の可能な代替的実施形態では、（ここではセンサ１３０’として示される）センサが、周波数制御装置１４０をさらに含み、周波数制御装置１４０は、ＡＣ搬送波周波数を自動的に設定および／または調整（もしくは変更）するように構成さされる。周波数制御装置１４０は、周波数選択信号１４１として示される出力を発生させ、周波数選択信号１４１をコイルドライバ１３２に提供する。コイルドライバ１３２は、周波数選択信号１４１に基づいて、ＡＣ信号１３６の周波数（ひいてはＡＣバイアスコイル１３４のＡＣ搬送波周波数）を調整する。ＡＣ搬送波周波数は、たとえば、時間間隔、および／または異なるＡＣ搬送波周波数に対するセンサの応答の評価など他の基準もしくは情報に基づいて、時間の経過につれて調整され得る。
【００５１】
図示の実施形態では、周波数制御装置１４０は、センサ応答フィードバックを受け取り、フィードバックを使用してそれが信号１４１を発生させる様式を修正することができる。より具体的には、周波数制御装置１４０は、復調後の磁場信号、たとえば（図示される）Ｖｓｉｇ，ｄｅｍｏｄ  ６４、または信号処理のより後の時点で使用可能な復調後磁場信号、たとえば出力信号６８を入力として受け取る。先に述べたように、搬送波周波数は、搬送波がいずれの固定周波数干渉とも一致しないように、時間の経過につれて変更され得る。センサ１３０’の他の特徴は図６Ａと同じである。
【００５２】
次に図６Ｂと併せて図６Ｃを参照すると、周波数制御装置１４０による周波数制御の例示的なプロセス１４２が以下のようになっている。周波数制御装置１４０は、周波数選択を実行して周波数を選択し、信号（図６Ｂでは信号１４１）をコイルドライバ１３２に提供して、コイルドライバ１３２が、ＡＣバイアスコイル１３４に提供されているＡＣ信号の周波数、すなわち、ＡＣ搬送波周波数を、選択された周波数に調整するようにさせる（ブロック１４３）。周波数制御装置１４０によって実行される「周波数選択」は、固定されたまたは調整可能なパラメータまたは基準に基づいて、周波数を選択するためのプロセスであり得る。周波数制御装置１４０は、復調器（出力６４）の出力、または信号経路の他のポイントで提供される信号、たとえばセンサ出力６８を受け取ることによって、選択された周波数に関連付けられたセンサ応答を取得する（ブロック１４４）。周波数制御装置１４０は、センサ応答評価が実行されるべきかどうかを決定する（ブロック１４５）。周波数制御装置１４０は、特定の数の搬送波周波数変更が行われたかどうか、もしくは時間間隔が経過したかどうかに基づいて（または他の基準に基づいて）、この決定を行うように構成され得る。このポイントで評価が行われるべきでないことをその結果が示す場合、周波数制御装置１４０はブロック１４３に戻り、周波数選択を行ってそれらの選択に基づいて関連付けられた応答を収集することを継続する。代わりに、周波数制御装置１４０が評価が実行されるべきことを（ブロック１４５で）決定した場合、周波数制御装置１４０は、たとえば、異なる搬送波周波数に対する応答を比較することにより、このポイントまでに取得されたセンサ応答を評価する（ブロック１４６）。次いで、周波数制御装置１４０は、比較に基づいて周波数選択を修正し（ブロック１４７）、ブロック１４３に戻る、たとえば、搬送波周波数が結果として、他の搬送波周波数と比較して異なる信号振幅または周波数である場合、その搬送波周波数が干渉を含むと推定することが可能であり、その場合、周波数選択は、その周波数を選択することを回避するように修正され得る。
【００５３】
周波数調整の別の手法では、特定の厄介な搬送波周波数で発生するいかなるエラーもフィルタで除去されるのに十分なように迅速に搬送波周波数を変える。ＡＣ搬送波周波数を設定および調整するための他のプロセスが使用されてもよい。
【００５４】
プロセス１４２のようなプロセスは、入力部１３８を介してコイルドライバに入力を提供し、またセンサ出力ピンＯＵＴ７０を介してセンサ応答すなわち出力６８を取得することができるエンドユーザまたはアプリケーションによって、実行され得ることは理解されよう。
【００５５】
図示されないが、図６Ｂのセンサ１３０’は、（図６Ａの周波数選択１３８のような）周波数選択入力部が設けられてよく、それにより、センサは、（周波数制御装置１４０を介して）周波数制御を実行し、また（たとえば、制御装置１４０によって内部的に設定された周波数のオーバーライド、再設定、または他の修正をするために）外部周波数制御に応答することができる。周波数選択入力は、設けられる場合、コイルドライバ１３２の代わりに制御装置１４０に結合されてもよい。
【００５６】
さらに図６Ｂ〜６Ｃを参照すると、周波数制御装置１４０はハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組合せで実装されてよい。たとえば、周波数制御装置１４０は、プロセス１４２（または他のプロセス）で例示される機能を実行するようにプログラムされたプロセッサまたは制御装置とすることができる。
【００５７】
図７は、ＡＣバイアスコイル１５２と感知素子１５６を含むダイ１５４とを有する例示的な磁場センサ１５０の配置の上面図を示す。この構成は、本明細書では「オンチップ」コイル構成と呼ばれ、コイルがセンサの一部である他の構成（たとえば、図８〜１２に示されるような構成）とは区別される。感知素子１５６は、ＡＣバイアスコイル１５２に近接して配置される。簡単にするために、磁場センサの他の回路（たとえば、図６Ａ〜６Ｂの例示的実施形態のブロック図に示される特徴を実装する回路）は省略される。
【００５８】
図７に示される実施形態では、感知素子１５６の位置は、コイル１５２の１つの「側部」に整列される。すなわち、感知素子１５６は、ダイの一側部に対して同じ方向に電流が流れるコイル１５２の一部分に対して整列される。感知素子の位置に対するコイルの他の配列も可能である。たとえば、感知素子は、コイルの概ね中心にあってもよい。また、図７に示される例示的実施形態を再び参照すると、コイル１５２は、感知素子１５６の上に配置されて示されている。しかしながら、コイル１５２が感知素子１５６の下に配置されてもよいことは理解されよう。後者の配列では、コイルは標準のＩＣプロセスで作製され、その後に別個のプロセスで感知素子１５６と一体化され得る。図示される実施形態は、垂直ホール素子またはＧＭＲ、ＡＭＲ、スピンバルブもしくはＴＭＲ素子のようなダイの面において感度の良いセンサに有利であろう。
【００５９】
絶縁層が、センサおよび基板材料選択による要求に応じて、コイルおよびセンサ材料および／またはダイ基板の間に配置され、材料とコイルを短絡させないようにする。
【００６０】
コイルの特定のサイズおよび幾何形状は、特定のアプリケーションの必要を満たすように変えることができる。コイルは、巻きが、任意の実用的形状、たとえば、（図７の上面図に示されるような）正方形もしくは四角形、または円、楕円など他の形状、または複数の層を有するように形成され得る。
【００６１】
例示的な「オンチップ」コイル実施形態では、当業者に良く知られた従来の堆積および／もしくはエッチングプロセスまたはパターニングおよび電気めっきプロセスを使用して形成される。一般に、コイルから感知素子への離間は、部分的には電圧分離要件の結果として変化することができる。デバイスにおける他の電気層に対するコイルの短絡を防止するために、コイルおよびセンサおよび／または他のダイ材料の間に絶縁層が配置され得ることは理解されよう。
【００６２】
コイルは、平面スパイラル（または「パンケーキ」）タイプの幾何形状を有するものとして示されている。ビアおよび接続は（明瞭にするために）図では省略されているが、当業者には明らかであろう。複数の金属層および他の幾何形状の金属が使用され得ることは理解されよう。蛇行コイルおよびソレノイドを含むがそれらに限定されない他のコイル幾何形状が使用されてもよい。たとえば、実質的に均一な直径のコイルの巻きを有する円筒コイル（すなわちソレノイドタイプコイル）が使用されてよい。コイル配列は、コイルによって発生された磁束を改善するために、軟質磁性材料からなり得る磁束集束器を含むことができる。たとえば、コイルによって発生された磁場を集中させるために、ソレノイドタイプコイル内に軟質強磁性コアが設けられ得る。
【００６３】
円筒コイルでは、磁力線の方向は、コイルの長さ（すなわちコイルの長手方向経路）に対して平行となる。平面スパイラルコイル設計では、コイルの中央の力線の方向は、コイルの平面に実質的に垂直となるが、コイルの巻きの下でダイ表面に対して実質的に平行となる。感知素子の適切な位置およびタイプを選ぶ際に、様々な位置におけるコイルによって発生された場の方向が検討され得る。
【００６４】
図７に示されるような「オンチップ」コイルのサイズは、センサ、センサ組立体、またはアプリケーションのいずれの場所に配置されたコイルよりも非常に小さくなる可能性が高いことは理解されよう。比較的小さな「オンチップ」コイルによって発生された磁場は特に強くなることがないので、ＧＭＲのような高感度素子は、ホールのようなより低感度のタイプの素子よりも、図７に示されるようなオンチップ設計に適している可能性がある。
【００６５】
センサダイ上に導電コイルを提供するためのさらなる詳細または代替的技術は、２０１２年５月１０日出願の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｉｌ（集積されたコイルを有する磁場センサのための方法および装置）」という名称の米国特許出願第１３／４６８，４７８号、ならびに米国特許出願公開第２０１０／００２１１３４号、米国特許第８，０３０，９１８号、および米国特許第８，０６３，６３４号を参照して得ることができ、これらのそれぞれは、本出願の譲受人に譲受され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００６６】
（図１に概念的に示された）ＡＣバイアスコイルを有する磁場センサの感知配列のための他の適切な構成およびパッケージ化の選択肢が、図８〜１０に示される。これらおよび他の構成は、より大きな磁場を生成することができるより大きなコイルを収容することができる。例示的な構造の詳細が図８〜１０の断面側面図に示される。図８〜９は、２つのモールド部分を利用する配列を示し、１つは、センサダイ（およびセンサリードフレームの少なくとも一部分）を包み込み、もう１つは、ＡＣバイアスコイルを包み込む。図１０は、コイル、センサダイ、およびリードフレームが同じ非導電性モールド材料に包み込まれる一体型設計としてセンサ／コイル配列を示す。
【００６７】
図８の断面図を参照すると、磁場センサ１６０が、磁場感知素子またはトランスデューサ１６４が形成された第１の能動面１６２ａ、およびリードフレーム１６８の第１の面１６８ａ上のダイ取付け領域１６６に取り付けられた第２の反対面１６２ｂを有する半導体ダイ１６２と、ダイおよびリードフレームの少なくとも一部分を封入する非導電性モールド材料１７０を含む第１のモールド部分と、非導電性モールド材料に固着された第２のモールド部分１７２とを含む。第２のモールド部分１７２は、非導電性材料または強磁性材料とすることができ、リードフレーム１６８に近接した第１の端部１７２ａから、リードフレームの遠位の第２の端部１７２ｂへテーパ付けされて示されているが、それは必須ではない。
【００６８】
上記および他の実施形態の磁場感知素子１６４は、先に説明されたタイプの感知素子および構成にすることができるが、それに限定されない。いくつかの実施形態では、２つ以上の基板を使用することが望ましいことがあり、１つは、磁場感知素子用であり、もう１つは、関連した処理回路用のＳｉ基板などの基板である。例示的な複数の基板配列は、本出願の譲受人に譲受される「Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ（集積化センサの配列）」という名称の米国特許第７，７６８，０８３号に説明されている。
【００６９】
当業者には理解されるように、本明細書では、半導体ダイ１６２の能動面１６２ａは、磁場素子の特定のタイプ（たとえばホールプレート）の場合と同様に、その表面「内（ｉｎ）」に磁場感知素子が配置または形成される表面として説明されているが、素子は、能動半導体面の「上方（ｏｖｅｒ）」または「上（ｏｎ）」に配置されてもよい（たとえば磁気抵抗素子）。説明を簡単にするために、本明細書に説明される実施形態は任意の適切なタイプの磁場感知素子を利用し得る一方で、そのような素子は、一般に能動半導体面「内」に形成または配置されるものとして説明される。
【００７０】
使用中、本明細書に説明される他のセンサ実施形態のような磁場センサ１６０は、図示のギヤ１２’のような可動強磁性ターゲットに近接して配置されてよく、それにより、磁場トランスデューサ１６４が物品（ａｒｔｉｃｌｅ）１２’に隣接し、したがって物品の移動によって変えられた磁場にさらされるようになる。磁場トランスデューサ１６４は、磁場に比例する磁場信号を発生させる。
磁場センサ１６０は、一般的に、トランスデューサ１６４によって提供される磁場信号を処理するために、ダイ１６２の能動面１６２ａに形成された追加回路を含む。リードフレーム１６８は、電源またはマイクロコントローラなどのシステムコンポーネント（図示せず）に回路を結合するためのリード１７４ａ〜１７４ｃを含む。リード１７４ａ〜１７４ｃと半導体ダイ１６２との間の電気接続は、図示のようにそれぞれワイヤボンド１７６ａ〜１７６ｃを備えることができる。センサ１６０は、３つのリード１７４ａ〜１７４ｃを含むように示されているが、様々な個数のリードがあり得ることは当業者には理解されよう。リードフレームをセンサコンポーネントに電気的に結合するための他の技術は、はんだバンプもしくはボールまたはピラーバンプを含む。センサ１６０は、２から６ピンのシングルインライン（ＳＩＰ）パッケージ、または必要に応じて他の個数のピンの形態で設けられ得る。
【００７１】
第１のモールド部分１７０は、ダイ１６２およびリードフレーム１６８の封入された部分を電気的に絶縁し機械的に保護するために非導電性材料からなる。非導電性モールド材料１７０の適切な材料は、熱硬化性および熱可塑性のモールド化合物、ならびに他の市販のＩＣモールド化合物を含む。非導電性モールド材料１７０は、そのような材料が非導電性である限り、強磁性粒子の形態などで、強磁性材料を含むことができることは理解されよう。
【００７２】
モールド部分１７０の非導電性モールド材料は、ダイ１６２、およびリードフレーム１６８の一部分を封入するための成形プロセスの間に、リードフレーム／ダイ部分組立体に付与される。非導電性モールド部分１７０は、第１の面１７０ａおよび第２の反対面１７０ｂを有する。非導電性モールド部分の形状および寸法は、特定のＩＣパッケージに適合するように選択される。
【００７３】
いくつかの実施形態では、第２のモールド部分１７２は、集束器を形成するために軟質強磁性材料からなる。当業者には明らかなように、様々な材料が、軟質強磁性材料の形態で強磁性モールド材料１７２を提供するために適する。いくつかの実施形態では、軟質強磁性モールド材料が比較的低い保磁力および高い透磁率を有することが望ましいことがある。適切な軟質強磁性材料は、パーマロイ、ＮｉＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金、鋼、ニッケル、および軟質磁性フェライトを含むが、これらに限定されない。
【００７４】
第２のモールド部分１７２は、成形プロセスの１つまたは複数のステップ中に、または熱硬化性接着剤などの接着剤（たとえば２液型エポキシ）を使用して、第１のモールド部分１７０に固着され得る。
【００７５】
いくつかの実施形態では、第２のモールド部分１７２に接触する第１のモールド部分１７０および／または非導電性モールド材料に接触するそのモールド材料の部分が、２つの材料の間の接着を向上するため、および材料の間の横方向の滑りまたはずれを防止または軽減するために固着機構を有する。一例として、リードフレーム１６８は、延長部１６８ｃ（または「バーブ（ｂａｒｂｓ）」）を有し、延長部１６８ｃは、図示されるように、非導電性モールド材料から突出し、第２のモールド部分１７２のモールド材料によって封入される。そのようなリードフレーム延長部は、さらに、リードフレームそれ自体に対する第２のモールド部分／材料の接着を強化する。第２のモールド部分１７２のモールド材料がリードフレーム部分と接触するように、そのようなリードフレーム部分を固着機構として利用するそのような実施形態では、リードが電気的短絡してデバイスが意図するように動作しなくなることを防止するために、第２のモールド部分１７２が、非導電性であるか、または十分に低い導電率を有するべきであることは理解されよう。固着機構の代替的形態が使用されてもよい。
【００７６】
さらに図８を参照すると、センサ１６０は、この図では参照番号１７８で示されるＡＣバイアスコイルも含んでいる。例示的ＡＣバイアスコイル１７８は、バックバイアスＡＣバイアス磁場を提供するために磁場感知素子１６４に関連して配置され、バックバイアスＡＣバイアス磁場は、ターゲットのプロファイルがセンサを通過するときにそのプロファイルを検出するために使用され得る。この目的のため、コイル１７８は、図示のように、トランスデューサ１６４がコイル１７８よりターゲット１２’に近いように、非導電性モールド材料１７０の第２の面１７０ｂに隣接して配置される。特定のアプリケーションでは、コイル１７８がトランスデューサよりターゲットに近くなるようにセンサ１６０を１８０°回転させる、またはトランスデューサの主面がターゲットに対し直角になるようにセンサを９０°回転させることが望ましいことがあり、それにより、様々なタイプの磁気的に感知できるセンサが実現され、これは、トランスデューサが、たとえば、平面ホール素子と異なる軸の感知素子感度を有する、磁気抵抗素子であるであるときに望ましいことがあることは理解されよう。また、実施形態において、特定のセンサ構成と感知素子の組合せについて、ダイ１６２の表面にコイル１７８の中心軸が平行であるように、コイル１７８を回転させることが望ましいことがある。
【００７７】
ＡＣバイアスコイル１７８を形成するために、様々な技術および材料が使用され得る。たとえば、コイルは、コイル巻線の間の絶縁体を提供するように、様々な自動化プロセスを用いて、様々なサイズの導線から形成され得る。コイル材料選択、ワイヤゲージ選択、巻数、および他の設計上の選択は、所望の強さの磁場を生成するために、特定のアプリケーションに合うように容易に変更され得る。コイル１７８は、特定のアプリケーションおよびパッケージ化配列に合うように所望に応じて、各巻きが円、四角形、または楕円など他の形の形状となるように形成されてよい。
【００７８】
ＡＣバイアスコイル１７８は、様々な手段によって非導電性モールド材料１７０の第２の面１７０ｂに固着され得る。一例として、エポキシなどの接着剤が、所定の位置にコイルを固着するために使用されてよい。いったん所定の位置に固着されると、モールド材料１７２は、適切な成形プロセス、たとえば、射出成形によって形成され得る。
【００７９】
第２のモールド部分１７２を画成するために使用されるモールドキャビティは、第２のモールド部分が、ここでは非導電性モールド材料の第２の面１７０ｂから第２のモールド部分の第２の端部１７２ｂに延びる中央開口１８０を有するリング状構造を形成するように、マンドレルを含むことができる。モールド材料１７２は、従来のＯ字形リング構造またはＤ字形構造を形成することができる。代替的に、モールド材料１７２は、「Ｃ」または「Ｕ」字形構造として記述され得るような部分的なリング状の構造のみを形成してもよい。より一般的には、モールド材料１７２は、中央領域がその外側領域と一体的に形成されないように不連続中央領域を備える。そのような中央領域は、図８の開口１８０の場合のように開いた領域とすることができ、またはモールド材料、たとえば、強磁性モールド材料を含むことができる。第３のモールド材料は、その第３のモールド材料を第２のモールド部分１７２に固着するように、追加の成形ステップまたは他の適切な作製技術によって形成され得る。第３のモールド材料は、硬質強磁性材料、軟質強磁性材料、または非強磁性モールド化合物からなることが可能である。
【００８０】
第２のモールド部分１７２は、図８の側面図から明らかなように、その第１の端部１７２ａ（またはその第１の端部に近い位置）から、その第２の端部１７２ｂへテーパ付けされる。特に、第２のモールド部分は、その外周面１８２ａに対する第１のテーパ部、およびその内周面１８２ｂに対する得２のテーパ部を有する。テーパの目的は、モールドキャビティからのセンサ１６０の除去を容易にすることである。面１８２ａ、１８２ｂのテーパの角度は、互いに同じまたは類似していてよく、一般的に、面１８２ａ、１８２ｂのテーパの角度は、約１５度から２０度より小さい。いくつかの実施形態では、テーパの角度はおよそ２〜７度である。いくつかの実施形態では、テーパ１８２ｂは複数の傾斜を有することができる。
【００８１】
また、センサは、リードフレームがダイの上に配置されたリードオンチップ構成で配置され得る。リードフレームをダイの能動面に固着するために、接着剤が使用され得る。
【００８２】
図９を参照すると、代替的磁場センサ１９０は、磁場感知素子１９４が配置された第１の能動面１９２ａ、およびリードフレーム１９８の第１の面１９８ａ上のダイ取付け領域１９６に取り付けられた第２の反対面１９２ｂを有する半導体ダイ１９２と、ダイおよびリードフレームの少なくとも一部分を封入する第１のモールド部分または非導電性モールド材料２００と、非導電性モールド材料の一部分に固着された第２のモールド部分またはモールド材料２０２とを含む。固着機構または他の適切な機構が、第１のモールド材料と第２のモールド材料との間の接着を強化するために提供され得る。
【００８３】
非導電性モールド材料２００は、図示されるように、リードフレーム１９８の第２の面１９８ｂから離れるように延びる突出部２０４を有する。空洞の存在はオーバーモールドをより困難にするので、突出部２０４は、（モールド材料の第２の端部２０２ｂに隣接する）センサ１９０の底面に空洞が存在するのを防止する。突出部が、第２のモールド材料２０２の第２の端部２０２ｂへの道のりの全部また一部のみに延び得ることは当業者には理解されよう。図９に示される実施形態では、突出部２０４は、第２のモールド材料２０２の第２の端部２０２ｂより前で終端する。したがって、突出部２０４の遠位端部２０４ａは、図示されるように第２のモールド材料２０２によって覆われる。
【００８４】
センサ１９０は、図８のコイル１７８と同じまたは類似であり得るＡＣバイアスコイル２０６を含む。ここでは、ＡＣバイアスコイル２０６は、非導電性モールド材料２００の突出部２０４に対して同軸に配置されるが、同軸配置は必須でないことは理解されよう。突出部２０４に対するテーパは、特定のアプリケーションに対して適切になるように除去または変更されてよいことは理解されよう。いくつかのアプリケーションでは、組立または製造においてＡＣバイアスコイルに対する位置合わせの特徴として役立つことがある。ここでもやはり、ＡＣバイアスコイル２０６が接着剤によってモールド材料２００に固着され得る。しかしながら、代替的に、ＡＣバイアスコイル２０６は、突出部２０４に対して締まりばめを提供するようなサイズおよび形状にして、接着剤が必要ないようにし、また、モールド材料２００、リードフレーム１９８、およびダイ１９２を含む部分組立体がモールド材料２０２の形成のためにモールドキャビティ内に配置されたときに、ＡＣバイアスコイル２０６が、締まりばめによって、モールド材料２００に対して所定の位置で十分に保持できるようにしてもよい。
【００８５】
センサ１９０は、突出部２０４が、モールド材料２０２内を部分的にだけ延びて、第２のモールド材料２０２の第２の端部２０２ｂより前で終端するものとして示されているが、非導電性モールド材料の突出部に対して同軸に配置され得る（ただし、それは必須ではない）コイルを含む類似のセンサが、モールド材料２０２の第２の端部２０２ｂまで延びるタイプの突出部を備えてもよいことは理解されよう。
【００８６】
第２のモールド材料２０２は、リードフレーム１９８に近接する第１の端部２０２ａから、リードフレームの遠位の第２の端部２０２ｂへテーパ付けされる。第２のモールド材料２０２は、その外周面２０８ａとその内周面２０８ｂの両方に沿って、その第１の端部２０２ａから第２の端部２０２ｂへテーパ付けされる。また、ここでは、面２０８ａのテーパの角度は、およそ１５〜２０度未満とすることができる。内側面２０８ｂのテーパの角度は、外側面２０８ａのテーパの角度と同じまたは同様とすることができる。
【００８７】
第２のモールド材料２０２は、ここでは内側面２０８ｂによって画成された中央開口の形態で、不連続中央領域を有する。強磁性モールド材料２０２のこの不連続中央領域は、例としてＯ字形、Ｄ字形、Ｃ字形、またはＵ字形の構造を形成するように様々な形状を取ることができる。
【００８８】
センサ１９０は、任意選択で、デバイスを保護し電気的に絶縁するためにオーバーモールドの形態の第３のモールド材料２１０を含んでもよい。第３のモールド材料２１０は、第３の成形ステップ／プロセス中に、または代替的に任意の適切な作製方法によって付与され得る。オーバーモールド２１０は任意選択であると考えられ、なぜならば、その目的が電気絶縁を提供することであり、強磁性モールド材料２０２が十分に電気的に絶縁した（たとえば、特定のアプリケーションにおいて約１メガオームより大きい抵抗を示す）実施形態では、オーバーモールド２１０は取り除かれてよいからである。オーバーモールド２１０が図８のセンサおよび他の実施形態に対して提供され得ることは理解されよう。オーバーモールド材料２１０を提供するのに適切な材料は、ＰＰＳ、ナイロン、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｂａｋｅｌｉｔｅ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．のＳＵＭＩＫＯＮ（登録商標）ＥＭＥ、またはＨｅｎｋｅｌ  ＡＧ  ＆  Ｃｏ．ＫＧａＡのＨｙｓｏｌ（登録商標）モールド化合物のような標準的ダイカプセル化モールド化合物を含むが、これらに限定されない。
【００８９】
第２のモールド材料は、軟質強磁性材料または硬質強磁性材料などの非導電性材料または強磁性材料の形態で提供され得る。たとえば、材料が軟質強磁性材料である実施形態では、コイルによって発生される磁場が、軟質強磁性モールド材料によって所望に応じて集束されるまたは他の方法で集中される。代替的に、材料が硬質強磁性材料である実施形態では、コイルによって提供される磁場は、硬質強磁性材料によって提供される磁場を変調するために使用して、それによってピーク電流を低減することができ、ピーク電流は、そうでなければ（すなわち、硬質強磁性モールド材料が存在しなかった場合に）コイルとちょうど同じ磁場強度を提供する必要がある。バックバイアス機能性はＡＣバイアスコイルによって提供されるので、（図１０に示されるように）第２のモールド部分／材料は完全に除去されてよく、その場合、ＡＣバイアスコイルをその表面に取り付けられた非導電性モールド材料がパッケージ化されて、得られたセンサＩＣを提供することができる。そのような配列は、それぞれが本出願の譲受人に譲受され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，２６５，８６５号または米国特許第５，５８１，１７９に説明されたタイプのパッケージにおいて提供され得る。
【００９０】
第２のモールド部分／材料を含むアプリケーションにおいて、そのようなモールド材料は、リードフレームに近接する第１の端部から、リードフレーム（またはそのある部分について）の遠位の第２の端部へテーパ付けされてよく、センサは、任意選択で、図９のセンサ１９０に関して上述されたように、デバイスを保護し電気的に絶縁するためにオーバーモールドの形態の第３のモールド材料を含むことができる。
【００９１】
図１０を参照すると、代替的磁場センサ２２０は、磁場感知素子２２４が配置された第１の能動面２２２ａ、およびリードフレーム２２８の第１の面２２８ａ上のダイ取付け領域２２６に取り付けられた第２の反対面２２２ｂを有する半導体ダイ２２２と、ダイおよびリードフレームの少なくとも一部分を封入する非導電性モールド材料２３０とを含む。
【００９２】
センサ２２０は、図８〜９のコイルと同じまたは類似であり得るＡＣバイアスコイル２３２を含む。ＡＣバイアスコイル２３２は、非導電性モールド材料２３０に固着され、より具体的に図１０の実施形態では、非導電性モールド材料２３０によって封入される。コイル２３２のワイヤは、図示されるようにマンドレルまたはボビン２３４に巻き付けられ得る。１つの例示的実施形態では、マンドレル２３４は、軟質強磁性材料またはプラスチックからなり、最終的デバイスの一部のままになり得る。他の実施形態では、マンドレル２３４は、たとえば図８〜９の場合、コイル巻き付け中に使用されるが最終パッケージの一部にはされない。マンドレル２３４およびＡＣバイアスコイル２３２は、接着剤または他の固着機構によって、ダイ２２２の反対側のリードフレーム２２８の表面２２８ｂに固着されてよく、それにより、部分組立体がモールド空洞内に配置され非導電性モールド材料２３０が形成されたとき、ＡＣバイアスコイル２２２がリードフレーム２２８に固着される。
【００９３】
図８〜１０に示されるようにパッケージに１つまたは複数のモールド材料を提供するためのさらなる詳細または代替的技術、特に、成形プロセスおよびモールド材料固着機構の適切なタイプの例は、２０１３年１月２４日出願の「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ（一体的強磁性材料を有する磁場センサ集積回路）」という名称の米国特許出願第１３／７４８，９９９号を参照して得ることができ、これは本出願の譲受人に譲受され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。固着機構の他の例は、モールド材料間の干渉および／またはインターロック機構を提供するように設計された接着材料および／または様々な他の特徴の使用を含む。
【００９４】
ＡＣ信号は、コイルに対する外部接続を可能にする追加的ピンを介してコイルに提供され得る。代替的に、ＡＣ信号は、ダイへの接続を介して提供されてもよい。たとえば、コイル端子に結合されたワイヤが、ダイにはんだ付けされよく、またはワイヤボンドを介してダイに接続されてよい。代替実施形態では、リードフレームの一部分が、コイルワイヤ、または（たとえばワイヤボンドを介して）ダイに接続するために使用され得る。リードフレームのこれらの接続領域は、成形およびトリミングの後にリードフレームの残部に接続され得る。任意の他の適切な接続手段が使用されてもよい。
【００９５】
図１１〜１２は、ＡＣバイアスコイルを有する磁場センサのパッケージ化のさらに別のタイプを示す。図１２と併せて図１１を参照すると、磁場センサ組立体２４０は、パッケージ化磁場センサＩＣ２４２、コイルユニット２４４、ならびにケース（またはハウジングシェル）２４６およびエンドキャップ２４８を有するハウジングを含む。ケース２４６は、開口（図示せず）を備える第１の端部２５０ａ、および窓２５２を含む第２の端部２５０ｂを有する。これらの素子のそれぞれが、ケース２４６の開口２５０ａを通して直列的に（図１２の分解図に示されるように、センサＩＣ２４２、次いでコイルユニット２４４、続いてエンドカップ２４８の順で）配置されたとき、「完全に組み立てられた」磁場センサ組立体２４０は、図１１に示される構成で示される形態を取る。ハウジングは、全体的に円筒形状のツーピースハウジングとして示されるが、他のタイプのハウジングが使用されてもよい。パッケージ化磁場センサＩＣ２４２は、保護パッケージ本体内の磁場センサチップに対応する第１のパッケージ部分２５４、および導電性リード２５６の形態の第２のパッケージ部分を含むように示されている。（「３線式」デバイスについて図３および６の実施形態に示されるように）電力および接地接続に対応するリード、および出力信号用のリードを有する、３つの導電性リード２５６があってよく、または他の何らかの個数のリードがあってもよい。コイルユニット２４４は、（たとえば、スパイラルコイル、ソレノイドタイプコイル、軟質強磁性コアを有するソレノイドタイプコイル、または他のタイプのコイル構成であり得る）ＡＣバイアスコイルを含むコイル本体部分２５７、および導電性リード２５８ａおよび２５８ｂを含むことができる。（内部コイルを除く）コイル本体部分２５７全体の材料は、プラスチック（もしくは他のモールド化合物）または非強磁性材料を含むことができる。代替的に、磁束集束器またはガイドを統合するコイルユニット設計に関して、コイル本体部分２５７（すなわち、コイルとセンサ２４２ＩＣの感知要素との間の部分）の上部は、プラスチック（もしくは他のモールド化合物）または非強磁性材料からなることができ、コイル本体部分２５７の側部および底部は、軟質強磁性材料からなることができ、磁気抵抗パス（ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｐａｔｈ）を低減するのを助け、すなわち磁束をより効率的にガイドする。リードの１つ、たとえばリード２５８ａは、ＡＣ信号源に接続するＡＣ信号入力部（たとえば、図１に示されるコイル入力線２６）であり、他方のリード、たとえばリード２５８ｂは、接地するための接地端子である。コイルユニット２４４のコイルは、共通ノードなしにセンサＩＣ２４２から電気的に分離して駆動され得る。しかしながら、センサＩＣグランドおよびコイルユニットグランドが一緒に連結されるべき場合、組立体２４０は、外部接続のためのピン／リードが１つ少なく設計されてよい。組立体２４０において、パッケージ化センサＩＣのリード２５６およびコイルユニット２４４のリード２５８は、ケース２４６の第１の端部２５０ａの開口から外方に延びる。第１のパッケージ部分２５４は、第１の本体面２６０がケース２４６の第２の���部２５０ａから外方に延びるように、ケース２４６内に窓２５２を通って途中に位置付けられる。センサ組立体２４０がアプリケーションに取り付けられたとき、第１の本体面２６０は、ターゲットのプロファイルに近接して位置付けられる。図１１〜１２の例示的ハウジングは、前述の米国特許第５，５８１，１７９号に説明されたような技術または他の適切な技術に従って構築され得る。ケース２４６は、上記の特許に説明されるような高分子絶縁材料、または代わりに軟質強磁性材料から形成され得る。他の実施形態では、別個の磁束集束器が組立体に含まれてよい。
【００９６】
図１のＡＣバイアス感知配列は、別個にパッケージ化されたコイルおよびセンサコンポーネントを用いてアプリケーションレベルで実装されてもよい。ＡＣバイアスコイルは、感知素子に面するハウジングの上面が、コイルによって発生された磁束を遮蔽または遮断していない場合、任意の適切な材料からなるハウジングに包み込まれてもよい。いくつかの実施形態では、少なくともその上面は、プラスチック（もしくは他のモールド化合物）材料または非強磁性材料とすることができる。他の実施形態では、ハウジングの一部分が軟質強磁性材料で作られてよい。軟質強磁性材料は、いくつかの設計に関して、磁束ガイドの役割をして、磁気抵抗パスを低下させ、磁束を増大させる。センサは、ＳＩＰまたはスモールアウトラインＩＣ（ＳＯＩＣ）など任意の適切なパッケージでパッケージ化され得る。そのような配列では、ＡＣバイアスコイルは、強磁性ターゲットおよび磁場センサに近接して位置付けられる。バックアイアス配列が望ましい場合、磁場センサは、ＡＣバイアスコイルと強磁性ターゲットとの間に配置される。
【００９７】
これらの概念を取り込んだ他の実施形態が使用されてもよい。たとえば、モールド材料の厚さを含むがこれに限定されないパッケージタイプ、形状、および寸法が、電気的要件と磁気的要件の両方ならびに任意のパッケージング考慮事項の観点から特定のアプリケーションに合うように容易に変更され得ることは、当業者には理解されよう。
【００９８】
また、本明細書に説明されたＡＣバイアス手法は、主に強磁性歯車の回転を検出する感知素子と一緒に示され説明されているが、一般的に、バイアス磁場を利用する任意の磁場感知アプリケーションに適用可能である。たとえば、感知されるターゲットは直線運動デバイスであってよい。
【００９９】
本明細書で引用されたすべての参考文献は、それら全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０１００】
この特許の主題である様々な概念、構造、および技術を説明するのに役立つ好ましい実施形態について説明したが、これらの概念、構造、および技術を含む他の実施形態が使用され得ることは当業者には明らかであろう。したがって、本特許の範囲は説明された実施形態に限定されるべきでなく、むしろ、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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