(57)【要約】【課題】１つまたは複数の磁場コンセントレータの個々の部分で磁場がより均一に分布し、飽和限界の増大をもたらし、増幅率を低減し、さらに、機械的応力を低減する、一体化された磁場コンセントレータを有する磁場センサを提供する。【解決手段】１次元磁場センサが、支持物（７）、単一の細長い磁場コンセントレータ（４）、またはエアギャップ（６）により分離される２つの磁場コンセントレータ（４、５）、および少なくとも１つの磁気センサ素子（８）を備え、磁場コンセントレータ、または２つの磁場コンセントレータの両方が、ギャップ（１０；１１；１２）により互い分離される少なくとも２つの部分（９）からなる。２次元磁場センサが、支持物、ギャップにより互いに分離される少なくとも３つの部分からなる単一の磁場コンセントレータ、および少なくとも２つの磁気センサ素子を備える。【選択図】図２
2017219539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場センサであって、
支持物（７）、
前記支持物（７）の上に配置され、前記支持物（７）に固定して接続され、第１のギャップ（６）により分離される正確に２つの磁場コンセントレータ（４、５）、および、
少なくとも１つの磁気センサ素子（８）、を備え、
前記少なくとも１つの磁気センサ素子（８）が前記第１のギャップ（６）の領域内に配置され、前記第１のギャップ（６）の前記領域内では、前記一方の磁場コンセントレータ（４）から出て前記他方の磁場コンセントレータ（５）に入る磁力線が前記少なくとも１つの磁気センサ素子（８）に集中し、
前記２つの磁場コンセントレータ（４、５）が、第２のギャップ（１０；１１；１２）により互いに分離される少なくとも２つの部分（９）からなり、かつ、
前記第２のギャップ（１０、１１、１２）の幅が前記第１のギャップ（６）の幅より狭いことを特徴とする磁場センサ。
【請求項２】
磁場センサであって、
支持物（７）、
前記支持物（７）の上に配置され、前記支持物（７）に固定して接続される単一の磁場コンセントレータ（４）、および、
少なくとも１つの磁気センサ素子（８）、を備え、
前記少なくとも１つの磁気センサ素子（８）が前記磁場コンセントレータ（４）の縁部の領域内に配置され、前記磁場コンセントレータ（４）の前記縁部の前記領域内では、前記縁部の前記領域内で前記磁場コンセントレータ（４）から出る磁力線が前記少なくとも１つの磁気センサ素子（８）に集中し、
前記磁場コンセントレータ（４）が、ギャップ（１０）により互いに分離される少なくとも２つの部分（９）からなること、および、
どの磁気センサ素子も、前記ギャップ（１０）の前記領域内に存在しないことを特徴とする磁場センサ。
【請求項３】
前記磁場コンセントレータ（４）が細長く、前記少なくとも１つの磁気センサ素子（８）が、前記磁場コンセントレータ（４）の長手方向端部の領域内に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の磁場センサ。
【請求項４】
前記磁気センサ素子（８）の数が２つであり、前記磁気センサ素子（８）が互いに直径方向に対向して置かれることを特徴とする、請求項３に記載の磁場センサ。
【請求項５】
磁場センサであって、
支持物（７）、
前記支持物（７）の上に配置され、前記支持物（７）に固定して接続される単一の磁場コンセントレータ（１７）、および、
測定すべき磁場の２つの異なる成分を検出するのに役立つ、少なくとも２つの磁気センサ素子（８）、を備え、
前記磁場コンセントレータ（１７）が、ギャップ（１０；１１；１２；１３）により互いに分離される少なくとも３つの部分（９）からなること、
前記磁気センサ素子（８）が、前記磁場コンセントレータの縁部の領域内に配置されること、および、
どの磁気センサ素子も、前記ギャップ（１０；１１；１２；１３）の前記領域内に存在しないことを特徴とする磁場センサ。
【請求項６】
前記支持物（７）が半導体チップ（１）である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁場センサ。
【請求項７】
１つまたは複数の前記磁気センサ素子（８）が、水平方向もしくは垂直方向の１つもしくは複数のホール素子、またはＡＭＲ、またはＧＭＲ、または１つもしくは複数のフラックスゲージセンサである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁場センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体化された磁場コンセントレータを有する磁場センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの水平方向ホール素子および２つの細長い磁場コンセントレータを備える１次元磁場センサが、特許文献１により公知である。２つの磁場センサがエアギャップにより分離されている。２つのホール素子がエアギャップの縁部に配置され、逆平行のやり方で結合される。磁場センサが磁場の１つの成分だけを、すなわち、２つの磁場コンセントレータの長手方向に平行に伸びる成分だけを検出する。
【０００３】
少なくとも２つの水平方向ホール素子およびディスク状磁場コンセントレータを備える２次元磁場センサが、特許文献２により公知である。ホール素子が磁場コンセントレータの縁部の下方に配置される。磁場センサが、磁場の方向が決定される、磁場の２つの成分を検出する。
【０００４】
１つまたは２つの細長い磁場コンセントレータ、および少なくとも１つの垂直方向ホール素子を有する１次元磁場センサを備える電流センサが、特許文献３により公知である。
【０００５】
ホール素子は、典型的にはＣＭＯＳ技術で半導体チップの活性表面内に一体化され、磁場コンセントレータが活性表面上に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第７７２０４６号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１８２４６１号明細書
【特許文献３】欧州特許第１７４６４２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方では、高い増幅率が比較的高いＳＮ比または高い分解能を意味するので、測定すべき磁場の増幅を磁場コンセントレータが高めるということ、および他方では、線形測定範囲ができるだけ広くなるように、最も高い可能な磁場強度でだけ磁場コンセントレータが飽和状態に到達するということが、これらの磁場センサのいくつかの用途で、たとえば電流センサで重要である。
【０００８】
本発明は、１つまたは複数の磁場コンセントレータが比較的狭いギャップにより互いに分離される２つ以上の部分にさらに分割されたとき、前記磁場センサの磁場コンセントレータの飽和限界、およびそれによって線形計測範囲が増大するという認識に基づく。１つまたは複数の磁場コンセントレータをいくつかのセグメントにさらに分割することにより、以下のことがもたらされる：
−１つまたは複数の磁場コンセントレータの個々の部分で磁場がより均一に分布し、それにより飽和限界の増大がもたらされること；
−増幅率の低減、および
−望ましくないオフセットおよび感度のドリフト、ならびに望ましくない磁気ヒステリシス効果を生み出す、機械的応力の低減。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
磁場センサは、支持物および１つまたは複数の磁気センサ素子を備え、１つまたは複数の磁場コンセントレータが、前記支持物上に配置され、前記支持物に固定して接続されている。前記支持物は、たとえば半導体チップとすることができ、磁気センサ素子は、半導体チップの中に一体化される、または半導体チップ上に配置される。
【００１０】
第１の実施形態では、１次元磁場センサが、第１のギャップにより分離される２つの磁場コンセントレータを備える。少なくとも１つの磁気センサ素子が、２つの磁場コンセントレータ間にある第１のギャップの領域内に配置され、この領域内では、一方の磁場コンセントレータから出て他方の磁場コンセントレータ上に入る磁力線が少なくとも１つの磁気センサ素子に集中する。２つの磁場コンセントレータは、それぞれ第２のギャップにより互いに分離される少なくとも２つの部分からなる。第２のギャップの幅は第１のギャップの幅より狭く、これによりさらに、疑いの余地のないやり方で、２つの磁場コンセントレータの個々の部分を決定するができるようになる。
【００１１】
第２の実施形態では、１次元磁場センサが単一の細長い磁場コンセントレータを備える。第１の磁気センサ素子が磁場コンセントレータの一方の長手方向端部の領域内に配置され、この領域内では、長手方向端部の領域内で磁場コンセントレータから出る磁力線が、第１の磁気センサ素子に集中する。任意選択で、第２の磁気センサ素子が磁場コンセントレータの他方の長手方向端部の領域内に配置され、第１のセンサ素子に差動的に結合される。磁場コンセントレータは、ギャップにより互いに分離される少なくとも２つの部分からなる。
【００１２】
２次元磁場センサが、単一の磁場コンセントレータ、および磁場コンセントレータの縁部の領域内に配置される、少なくとも２つの磁気センサ素子を備える。磁場コンセントレータは、ギャップにより互いに分離される少なくとも３つの部分からなる。
【００１３】
磁場コンセントレータのすべての部分が、支持物に固定して接続される。
【００１４】
磁場センサがハウジング内に、典型的にはプラスチック材料からなるＩＣハウジング内にパッケージ化されたとき、ギャップは、通常はハウジング材料からのプラスチックで充填される。
【００１５】
用語「第１のギャップ（ｆｉｒｓｔ  ｇａｐ）」は、２つの異なる磁場コンセントレータ間のギャップを表すために使用され、一方、用語「第２のギャップ（ｓｅｃｏｎｄ  ｇａｐｓ）」または「ギャップ（ｇａｐｓ）」は、磁場コンセントレータの個々の部分間にある１つまたは複数のギャップを表すために使用される。センサ素子は、１次元磁場センサでも、同じく２次元磁場センサでも、ギャップの外側にあり、その結果、１つまたは複数の磁場コンセントレータの個々の部分の相互に対向する縁部から出る磁力線がセンサ素子に集中しない。したがって、どの磁気センサ素子も、前記磁場コンセントレータの個々の部分間にあるギャップの領域内に存在しない。ギャップはさらに、技術的観点から可能な薄さであり、すなわち、典型的には、ギャップの幅は、ほぼ５μｍ〜２０μｍにすぎない。１次元磁場センサの第１の実施形態の２つの磁場コンセントレータ間にある前記第１のギャップは、比較的より広く、すなわち、典型的には、ギャップの幅は、３０μｍ〜４０μｍである、またはより広いことさえある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術による１次元磁場センサを示す。
【図２】本発明による１次元磁場センサを示す。
【図３】本発明による１次元磁場センサの好ましい実施形態を示す。
【図４】本発明による１次元磁場センサの好ましい実施形態を示す。
【図５】図１、図３、および図４による磁場センサの直線性誤差を示す。
【図６】本発明による他の１次元磁場センサを示す。
【図７】従来技術による２次元磁場センサを示す。
【図８】本発明による２次元磁場センサの実施形態を示す。
【図９】本発明による２次元磁場センサの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明について、実施形態および図面を参照することにより、細部にわたりより厳密に以下で説明する。
【００１８】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の１つまたは複数の実施形態を例示し、詳細な説明と共に、本発明の原理および実装形態を説明するのに役立つ。図面は、例示を明確にするために概略的なものであり、縮尺どおりに示されていない。図面に関する説明は、３つの軸がＸ−軸、Ｙ−軸、およびＺ−軸として指定されるデカルト座標系に基づく。Ｚ−軸は、図面の平面に対して垂直に伸びる。例示を明瞭にするために、いくつかの対象物の参照記号が、ただ一度だけ記入されることがある。
【００１９】
次に、本発明について、１次元磁場センサおよび２次元磁場センサを参照して、より詳細に説明する。
【００２０】
１次元磁場センサ
図１は、従来技術による（欧州特許第７７２０４６号明細書に記載された原理による）１次元磁場センサの構造を概略的に示す。磁場センサは、４つの水平方向ホール素子、すなわちホール素子３．１〜３．４が埋め込まれた活性表面２を有する半導体チップ１、ならびに半導体チップ１の活性表面２上に配置され、第１のギャップ６により分離される２つの磁場コンセントレータ４および５を備える。２つの磁場コンセントレータ４および５は、Ｘ−軸に沿って配置され、Ｘ−軸に対して対称に形成される。磁場センサは、Ｘ−軸の方向を指す磁場の成分を検出する。２つのホール素子３．１および３．２は、第１の磁場コンセントレータ４の縁部の領域内に配置され、この領域内では、負のＺ−方向を指す磁場の磁力線が、２つのホール素子３．１および３．２に集中する。２つのホール素子３．３および３．４は、第２の磁場コンセントレータ５の縁部の領域内に配置され、この領域内では、正のＺ−方向を指す磁場の磁力線が、２つのホール素子３．３および３．４に集中する。２つのホール素子３．１および３．２は、第１の対または第１のクラスタを形成し、互いに対して平行に結合される。２つのホール素子３．３および３．４は、第２の対または第２のクラスタを形成し、ホール素子３．１〜３．４の４つの出力信号と正しい符号を結びつけて、磁場のＸ成分に比例する単一の出力信号にするために、互いに対して平行に、かつ第１の対のホール素子３．１および３．２に逆平行に結合される。ギャップ６は所定の幅Ｂを有する。磁場コンセントレータ４および５は２つの機能を有する。一方では、磁場コンセントレータ４および５が、測定すべき磁場をＸ−方向からＺ−方向へ局所的に回転させ、それによって、Ｚ−方向を指す磁場の成分を感知可能な水平方向ホール素子を使って磁場の測定ができるようにする。他方では、磁場コンセントレータ４および５が、ホール素子３．１〜３．４の位置で磁場をＧ倍に増幅する。
【００２１】
図２は、本発明による１次元磁場センサを概略的に示す。磁場センサは、支持物７、正確に２つの磁場コンセントレータ４および５、ならびに１つまたは複数の磁気センサ素子８を備える。磁場コンセントレータ４および５は、支持物７の上に固定して配置され、第１のギャップ６により分離される。各センサ素子８が、一方の磁場コンセントレータ４から出て他方の磁場コンセントレータ５に入る磁力線が各センサ素子８に集中するような方法で、第１のギャップ６の領域内の所定の位置に配置される。磁場のＸ−成分を感知可能なセンサ素子８が、磁力線がＸ−方向に伸びる場所に、すなわち、磁場コンセントレータ４と５の間のほぼ中間に伸びる場所に配置されなければならず、一方、磁場のＺ−成分を感知可能なセンサ素子８が、磁力線がＺ−方向に伸びる場所に、すなわち、第１のギャップ６に対向する磁場コンセントレータ４または５の縁部に配置されなければならない。磁場センサが２つ以上のセンサ素子８を備える場合、磁場センサの出力信号を形成するために、センサ素子８の出力信号が正しい符号で加算される。
【００２２】
磁場コンセントレータ４および５は、高透磁率を有する材料からなる。高透磁率は、少なくとも１００の比透磁率として理解されなければならない（空気の比透磁率は１である）。材料は、たとえば、比透磁率が典型的には１００〜１００，０００の範囲内にあるパーマロイ、またはミューメタル、またはアモルファス磁性ガラスである。２つの磁場コンセントレータ４および５は、測定すべき磁場を増幅するため、および１つまたは複数のセンサ素子８が配置される１つまたは複数の位置で磁場を集中させるために使用される。
【００２３】
２つの磁場コンセントレータ４および５の各々が、第２のギャップ１０により互いに分離される少なくとも２つの部分９からなる。第２のギャップ１０の幅は、２つの磁場コンセントレータ４および５を互いに分離する第１のギャップ６の幅より狭い。磁場コンセントレータ４および５を２つ以上の部分９にさらに分割することにより、温度が変化する間、支持物７の材料、ならびに磁場コンセントレータ４および５の材料の熱膨張率が異なる結果生み出される機械的応力が低減されることを確実にする。
【００２４】
磁場コンセントレータ４および５は、（図２に示すような）細長い長方形の形状、または細長い楕円形の形状を有することができ、２つ、または３つ、または４つ以上の部分９にさらに分割されることができる。
【００２５】
部分９、すなわち、すべての部分９が、この実施形態で、および本発明の以下の実施形態すべてで、支持物７に固定して接続される。したがって、これらの部分９は動かない。
【００２６】
図３および図４は、磁場コンセントレータ４および５の各々が３つの部分９にさらに分割される１次元磁場センサの２つの好ましい実施形態を示す。２つの磁場コンセントレータ４および５は、（辺長が異なる）八面体の形状を有し、Ｘ−軸に対して対称に配置される。３つの部分９は、第２のギャップ１０、１１、および１２により互いに分離される。第２のギャップ１０、１１、および１２は幅Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３を有する。幅Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３は、第１のギャップ６の幅Ｂに対して比較的狭い。幅Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３は、典型的には３分の１〜１０分の１だけ狭い。
【００２７】
第２のギャップ１０、１１、および１２は、応力低減に加えて、磁力線の分布に変化をもたらし、その結果、一方では、増幅率が低減し、他方では、磁気飽和限界が増大する。飽和限界の増大は、より高い場の強度で磁場コンセントレータ４および５が飽和状態に到達することを意味し、その結果、これにより線形測定範囲がそれぞれ増大することになる。増幅率Ｇは、図１に示すように、磁場コンセントレータ４、５が一体化された形で存在するとき、Ｇ≒６の値を有する。図３および図４に示すように、３つに分かれた形で存在する磁場コンセントレータ４、５の実施形態では、増幅率Ｇはより小さな値を、すなわち、図３による実施形態ではＧ≒４．１の値を、または図４による実施形態ではＧ≒４．５の値を有する。図５は、３つの実施形態に対して磁場強度Ｂの関数の形で、すなわち、図１、図３、および図４の実施形態に関連する曲線１４、１５、および１６の形で直線性誤差を示す。図１に示すような従来技術による形態では、直線性誤差がすでにほぼ１０ｍＴの場の強度で出現し、次いで、少なくともほぼ１２ｍＴから大きく増大する。図３および図４による実施形態では、直線性誤差がほぼ１５ｍＴからしか出現せず、図３による実施形態よりも図４による実施形態で、より急速に増大する。直線性誤差は、磁場コンセントレータ４および５の第１の領域が磁気的に飽和状態に達するときに発生し、飽和した範囲が大きくなればそれだけ増大する。増幅率Ｇおよび飽和限界は強く結合しており、すなわち、増幅率が大きくなればそれだけ飽和限界が低くなり、それに従って、それだけ線形測定範囲が狭くなり、その逆も同様である。磁場コンセントレータ４、５を２つ以上のセグメントに、最適にさらに分割することにより、増幅率の低減よりも大きな倍率だけ線形測定範囲を増大させることができ、このことはより高い効率を意味する。
【００２８】
図３および図４に示す磁場コンセントレータ４および５はまた、４つ以上の部分９にさらに分割されることができる。
【００２９】
図６は、単一の細長い磁場コンセントレータ４を有する１次元磁場センサを示す。図示するように、磁場コンセントレータ４は正方形であるが、同様に任意の他の細長い形、たとえば楕円形の形を有することができる。磁場コンセントレータ４は、支持物７の上に配置される。磁場センサは、磁場コンセントレータ４の一方の長手方向端部の領域内に配置される第１の磁気センサ素子８．１、および任意選択で、磁場コンセントレータ４の他方の長手方向端部の領域内に配置される第２の磁気センサ素子８．２を備える。センサ素子８．１および８．２には、磁場コンセントレータ４の長手方向両端部の領域内で前記コンセントレータに入る、または前記コンセントレータから出る磁力線が集中する。磁場コンセントレータは、ギャップ１０により互いに分離される少なくとも２つの部分９からなる。どの磁気センサ素子も、ギャップ１０の領域内に存在しない。磁気センサ素子８．１と８．２の両方が存在する場合、両方の磁気センサ素子８．１および８．２の出力が、単一の出力信号を形成するために差動的に結合される。そのような磁場センサを、たとえば、電流センサの形で使用することができる。
【００３０】
磁場コンセントレータ４はまた、細長い幾何形状以外の形状を有することができ、たとえば、丸みをつけることができる。両方存在する場合、２つの磁気センサ素子８．１および８．２は、好ましくは直径方向に互いに対向する。
【００３１】
２次元磁場センサ
図７は、従来技術による（欧州特許第１１８２４６１号明細書に記載された原理による）２次元磁場センサの構造を示す。磁場センサは、４つの対またはクラスタ１８．１〜１８．４を形成する８つの水平方向ホール素子が埋め込まれる活性表面２を有する半導体チップ１、および半導体チップ１の活性表面２上に配置される円形磁場コンセントレータ１７を備える。磁場コンセントレータ１７の形状、およびホール素子または対８．１〜８．４の位置が、Ｘ−軸およびＹ−軸により形成される座標系の原点を中心とする９０°の回転に対して不変である。２つの対１８．１および１８．３はＸ−軸上にあり、２つの対１８．２および１８．４はＹ−軸上にあり、これらの対のすべてが磁場コンセントレータ１７の縁部に近接し、この縁部では、縁部の領域内で磁場コンセントレータ１７に入る、または前記コンセントレータを離れる磁力線が、これらの対のすべてに集中する。
【００３２】
測定すべき磁場をセンサ素子８の位置で増幅することが磁場コンセントレータ１７の目的である。
【００３３】
１対の２つのホール素子が、互いに平行に、かつ直径方向に対向する対のホール素子と逆平行に結合され、その結果、磁場センサは、磁場のＸ−成分に比例する第１の出力信号、および磁場のＹ−成分に比例する第２の出力信号を引き渡す。磁場センサは、磁場コンセントレータ１７により形成される平面内で磁場の方向を記述する単一の出力信号を代わりに供給することができる。出力信号は、たとえば、磁場がＸ−軸に関して取り囲む角度φである。
【００３４】
図８および図９は、本発明による２次元磁場センサの２つの好ましい実施形態を示す。磁場センサは、支持物７、単一の磁場コンセントレータ１７、および少なくとも２つのセンサ素子を備える。磁場コンセントレータ１７は、支持物７の上に配置される。
【００３５】
図７による形態のように、支持物７は半導体チップ１とすることができ、センサ素子８は、磁場コンセントレータ１７の縁部で半導体チップ１の活性表面２の中に埋め込まれた水平方向ホール素子とすることができる。ホール素子は、図７と同じやり方で結合され、その結果、磁場センサは、磁場のＸ−成分に比例する第１の出力信号、および磁場のＹ−成分に比例する第２の出力信号を引き渡す、または代わりに、磁場がＸ−軸に関して取り囲む角度φを示す単一の出力信号を引き渡す。
【００３６】
磁場コンセントレータ１７は、図７および図８による実施形態ではディスク状であり、図９による実施形態では八面体である。公知の実施形態と異なる重要な差が、磁場コンセントレータ１７が、ギャップ１０、１１、１２、および１３により互いに分離される少なくとも４つの部分９にさらに分割されることである。ギャップ１０、１１、１２、および１３は、幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４を有する。幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４は、磁場コンセントレータ１７の寸法と比較して非常に狭い。幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４は、ほんの数マイクロメートルであり、典型的には、ほぼ５μｍ〜２０μｍである。磁場コンセントレータ１７は、好ましくは、４つの等しい部分９にさらに分割される。磁場コンセントレータ１７はまた、異なる大きさに、および／または５つ以上の部分９にさらに分割されることができる。センサ素子８は、ギャップ１０〜１３の中に配置されるのではなく、角度に関してギャップ１０〜１３から明確に遠く離れた位置に配置される。センサ素子８は、好ましくは、角度に関して２つの隣接するギャップ間の中間に位置決めされる。これは、図８および図９に関して、２つのそれぞれのセンサ素子８の対１８の中央が、角度０°、９０°、１８０°、および２７０°で置かれ、一方、ギャップ１０〜１３が、角度４５°、１３５°、２２５°、および３１５°に沿って磁場コンセントレータ１７の中心から伸びることを意味する。
【００３７】
磁場センサは、磁場のＸ−成分に比例する第１の出力信号、および磁場のＹ−成分に比例する第２の出力信号を、または代わりに、磁場がＸ−軸に関して取り囲む角度φを示す単一の出力信号を引き渡す。
【００３８】
図８および図９に示す磁場センサの場合、対１８の数を４から２に低減することができ、この場合、第１の対１８．１のセンサ素子８が０°の角度で配置され、第２の対１８．２のセンサ素子８が９０°の角度で配置される。たとえば、オフセット誤差を低減するため、またはＳＮ比を改善するために、センサ素子８の対またはクラスタを使用することがしばしば有利であるが、特定の応用例でセンサ素子８の数を８から２に低減することが可能であり、この場合、一方のセンサ素子８が０°の角度で配置され、他方のセンサ素子が９０°の角度で配置される、または任意選択で、０°および９０°以外の角度で配置される。
【００３９】
図７〜図９に示す９０°回転対称の代わりに、磁場センサはまた、磁場コンセントレータの形状、およびセンサ素子の位置が、約１２０°の回転に対して不変である１２０°回転対称で形成されることもできる。その場合、磁場コンセントレータは、少なくとも３つの部分にさらに分割される。この場合、センサ素子はまた、典型的には、角度に関して２つの隣接するギャップ間のほぼ中間になる、ギャップの外側に配置される。これは、センサ素子８の中央が、０°、１２０°、および２４０°の角度に置かれ、一方、ギャップが、磁場コンセントレータの中央から、６０°、１８０°、および３００°の角度に沿って伸びることを意味する。追加のギャップが考えられる。そのような磁場センサを、たとえば三相電動機を制御するために使用することができる。
【００４０】
センサ素子８はすべて、磁場コンセントレータ１７の縁部の領域内にある。磁場コンセントレータ１７により形成される平面内にある磁場の成分を感知可能なセンサ素子８が、磁力線がほぼ前記平面内で伸びる場所に、すなわち、磁場コンセントレータ１７の外側の縁部に隣接する領域内で伸びる場所に配置されなければならず、一方、磁場のＺ−成分を感知可能なセンサ素子８が、磁力線がＺ−方向に伸びる場所に、すなわち、磁場コンセントレータ１７の下方の縁部領域内に磁力線が伸びる場所に配置されなければならない。センサ素子８は、ギャップ１０、１１、１２、および１３の外側にあり、その結果、磁場コンセントレータ１７の個々の部分９の相互に対向する縁部から出る磁力線が、センサ素子８に集中しない。
【００４１】
磁場コンセントレータ１７を少なくとも３つの部分にさらに分割することにより、磁場コンセントレータ１７と支持物７の間の機械的応力が低減され、直線性範囲が増大する。
【００４２】
１次元磁場センサでも、同じく２次元磁場センサでも、技術的にできるだけ狭くギャップを形成することができる、すなわち、ギャップの幅が、数マイクロメートル、典型的には、ほぼ５μｍ〜２０μｍの範囲内にあり、したがって、通常はセンサ素子８の最小寸法より狭い。現在、水平方向ホール素子は、典型的には３０μｍ×３０μｍの寸法を有し、ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、またはフラックスゲートセンサは、通常はさらに大きい寸法を有する。したがって、ギャップ内にセンサ素子８のためのスペースが不十分である。
【００４３】
磁場コンセントレータは、電気めっき工程を用いて支持物に有利に適用される。磁場コンセントレータはまた、他の公知の方法により、たとえば、磁気箔を接着させる、もしくは構造化することにより、またはスパッタリングにより、適用されることができる。
【００４４】
各センサ素子は、（水平方向または垂直方向の）ホール素子もしくはホール素子のクラスタ、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、フラックスゲージセンサ、または任意の他の適切な磁気センサとすることができる。支持物７は、１つまたは複数のセンサ素子の動作、および出力信号の生成に必要な電子回路を含む半導体チップとすることができる。１つまたは複数のセンサ素子を、半導体チップの中に一体化する、または半導体チップに付加することができる。
【００４５】
本発明の実施形態および用途について示し、説明したが、本明細書における本発明の概念を逸脱することなく、上述よりも多くの修正が可能であることが、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかであろう。したがって、本発明は特許請求の範囲だけにより制限される。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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