本發(fā)明涉及一種包括集成磁場(chǎng)傳感器的監(jiān)測(cè)單元、用集成磁場(chǎng)傳感器監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的方法以及集成磁場(chǎng)傳感器的用于監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的用途。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的程序元件。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)平面磁通門傳感器包括覆蓋在勵(lì)磁線圈上的大致長(zhǎng)形形狀的磁芯。通過向勵(lì)磁線圈提供適當(dāng)?shù)慕涣鲃?lì)磁電流，可以使磁芯進(jìn)入一系列磁飽和循環(huán)。通過通常設(shè)置在磁芯端部下方的一對(duì)傳感線圈來獲得外部場(chǎng)的感測(cè)。例如，當(dāng)勵(lì)磁線圈由正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)并脫離磁性材料的高磁導(dǎo)率時(shí)，它將被驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)，這意味著傳感器線圈將看到矩形信號(hào)。外部磁場(chǎng)將使勵(lì)磁線圈提前一點(diǎn)飽和。這導(dǎo)致傳感器線圈上的矩形信號(hào)的時(shí)間移位，該時(shí)間移位與外部場(chǎng)的強(qiáng)度成正比，并且可以很容易地測(cè)量。

2、kr?101300028?b1公開了一種正交型薄膜磁通門傳感器單元，包括一對(duì)用于施加驅(qū)動(dòng)電流的輸入電極和用于在施加電流時(shí)產(chǎn)生激勵(lì)磁場(chǎng)的磁性薄膜。磁性薄膜的兩端連接到輸入電極。一對(duì)具有迷宮結(jié)構(gòu)的平面檢測(cè)線圈以正交圖案多次重復(fù)與磁性薄膜相交的方式布置在磁性薄膜的一側(cè)。一對(duì)檢測(cè)電極形成在平面感應(yīng)線圈的端部，連接導(dǎo)線串聯(lián)電連接平面感應(yīng)線圈的端部。絕緣膜使平面檢測(cè)線圈和平面檢測(cè)線圈彼此電絕緣。磁性薄膜呈圍繞輸入線的閉合磁極形式。

3、傳統(tǒng)的磁通門傳感器或用于檢測(cè)磁場(chǎng)的傳感器可能需要大量的空間，可能不是在所有條件下都可靠，可能沒有足夠的準(zhǔn)確度，或者可能不具備理想的靈敏度。

4、因此，可能需要磁場(chǎng)傳感器，特別是磁通門傳感器，或通常的磁場(chǎng)傳感器，其需要較少的空間，具有更好的可靠性，更高的準(zhǔn)確度和/或更高的靈敏度，適合感測(cè)一種或多種被感測(cè)元件，根據(jù)應(yīng)用改變磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)。此外，可能需要具有改進(jìn)的能量效率的磁通門傳感器，特別是需要較少的能量或具有較小的能量消耗以用于操作，從而確保被感測(cè)元件在任何情況下改變傳感器磁場(chǎng)時(shí)的可靠感測(cè)操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的范圍由獨(dú)立權(quán)利要求的主題所限定。從屬權(quán)利要求規(guī)定了本發(fā)明的特定實(shí)施例。

2、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種集成磁場(chǎng)傳感器，包括至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)傳感器線圈，均設(shè)置在第一磁結(jié)構(gòu)的一側(cè)；以及與所述集成磁場(chǎng)傳感器相關(guān)的被感測(cè)元件，所述被感測(cè)元件適于改變集成磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)。優(yōu)選地，提供多個(gè)傳感器線圈，從而降低功率以實(shí)現(xiàn)高靈敏度。

3、磁場(chǎng)傳感器可配置為測(cè)量至少一個(gè)方向的磁場(chǎng)或磁通量，特別是測(cè)量磁場(chǎng)(特別是變化磁場(chǎng))的強(qiáng)度和方向。為了實(shí)現(xiàn)1d集成磁場(chǎng)傳感器，可存在至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和兩個(gè)傳感器線圈或一個(gè)傳感器線圈的兩個(gè)繞組。為了實(shí)現(xiàn)2d集成磁場(chǎng)傳感器，可存在至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和四個(gè)傳感器線圈(例如，布置在一個(gè)平面內(nèi))。為了實(shí)現(xiàn)3d集成磁場(chǎng)傳感器，可存在至少兩個(gè)勵(lì)磁線圈和六個(gè)傳感器線圈，或可存在一個(gè)集成場(chǎng)成形元件。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可基本配置為相同的形狀，例如配置為矩形、圓形或二次螺旋形。

4、在優(yōu)選實(shí)施例中，集成磁場(chǎng)傳感器具有平面形狀，限定至少一個(gè)，特別是兩個(gè)主表面，其中所述主表面布置在被感測(cè)元件的前方。這有助于緊湊的設(shè)計(jì)，同時(shí)通過被感測(cè)元件相對(duì)于平面表面的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)，確保感測(cè)朝向被感測(cè)元件的精確聚焦。

5、例如，對(duì)于1d集成磁場(chǎng)傳感器或2d集成磁場(chǎng)傳感器，激勵(lì)線圈和傳感器線圈可以基本上并排相鄰地布置在相同的豎直高度或位置。

6、根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供第二磁結(jié)構(gòu)，在第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)之間提供所述至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和所述至少一個(gè)傳感器線圈。這導(dǎo)致具有較高感測(cè)精度和低功耗的集成磁傳感器。

7、磁結(jié)構(gòu)可以是可磁化的，例如，可以包括鐵磁或亞鐵磁材料。磁結(jié)構(gòu)通常沒有永久磁場(chǎng)，或者通常不產(chǎn)生自己的磁場(chǎng)，但可以磁化，并且對(duì)磁場(chǎng)具有高導(dǎo)磁性。在集成磁場(chǎng)傳感器工作期間，勵(lì)磁線圈當(dāng)被提供適當(dāng)?shù)慕涣麟娏鲿r(shí)可以在第一磁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且如果存在第二磁結(jié)構(gòu)，則也在第二磁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。在此，在第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)中，由于勵(lì)磁線圈和第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)的相對(duì)布置，可以產(chǎn)生(在第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)內(nèi))指向相反方向的磁場(chǎng)，如傳統(tǒng)通量門傳感器所知。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)都可以是連續(xù)結(jié)構(gòu)，例如，每個(gè)都是整體形成的。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可以具有相似或相同的厚度，例如在1μm和500μm之間，特別是在10μm和100μm之間，或者根據(jù)相應(yīng)的材料和/或期望的目標(biāo)具有不同的厚度。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可以由不同的材料制成，并且可以具有相同或不同的形狀。

8、第一磁結(jié)構(gòu)(也稱為芯板)和第二磁結(jié)構(gòu)可集中其中的磁通量線，特別是第二磁結(jié)構(gòu)可有助于封閉磁通量線，以將其集中到磁結(jié)構(gòu)中。通過將磁通量線集中在第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)內(nèi)，可降低驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)所需的能量。因此，為了達(dá)到與傳統(tǒng)通量門傳感器類似的靈敏度，可需要較少的能量來驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可配置為箔或片或板，主要在平行于部件載體的電絕緣層結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)延伸。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可由不同材料組成和/或配置為箔或片，可通過從預(yù)制箔切割適當(dāng)形狀制成，預(yù)制箔通常可用，也可從傳統(tǒng)上可用的金屬片制成，如用于傳統(tǒng)變壓器。第一和第二磁結(jié)構(gòu)的不同材料可以提高集成磁場(chǎng)傳感器的靈敏度和/或降低能耗。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)都可能具有高導(dǎo)磁性，但可能具有不同的磁滯曲線。

9、優(yōu)選地，第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可由具有高最大直流磁導(dǎo)率的軟磁材料制成，特別是對(duì)于第一磁結(jié)構(gòu)約為100000hm-1或更高，對(duì)于第二磁結(jié)構(gòu)至少為500hm-1，該材料特別包括(多)晶態(tài)非晶質(zhì)、特別是鈷基金屬合金，該材料特別包括co、ni、si、fe、mo、mu-金屬、metglas類型、vitrovac類型中的至少一種。當(dāng)?shù)谝淮沤Y(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)具有如上文通過示例給出的高磁導(dǎo)率時(shí)，它們可有效地將磁場(chǎng)線聚焦在磁結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而提高靈敏度或降低能耗。

10、第一磁結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)選地具有比第二磁結(jié)構(gòu)的材料更陡的磁滯曲線，和/或第一磁結(jié)構(gòu)的材料的磁導(dǎo)率比第二磁結(jié)構(gòu)的材料的磁導(dǎo)率更低的磁化場(chǎng)，和/或第一磁結(jié)構(gòu)的材料的磁反轉(zhuǎn)損失比第二磁結(jié)構(gòu)的材料的磁反轉(zhuǎn)損失更小，和/或第二磁結(jié)構(gòu)的材料需要比第一磁結(jié)構(gòu)更高的外磁場(chǎng)強(qiáng)度才能達(dá)到磁飽和。第一和第二磁性材料可以具有不同的飽和磁化。第一磁結(jié)構(gòu)可以例如以在陡峭增加后基本上具有扭結(jié)的磁滯曲線為特征，其中扭結(jié)基本上位于基本上等于飽和磁化的磁化。因此，第一磁結(jié)構(gòu)的材料可以比第二磁結(jié)構(gòu)的材料在更低的磁化場(chǎng)下基本達(dá)到飽和。與第二磁結(jié)構(gòu)的材料的磁化反轉(zhuǎn)相比，反轉(zhuǎn)第一磁結(jié)構(gòu)的材料的磁化所需的能量更少。磁導(dǎo)率通常會(huì)隨著變化的磁化場(chǎng)而變化。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)的材料的磁導(dǎo)率可以從零磁化場(chǎng)開始增加，在特定的磁化場(chǎng)達(dá)到最大值，然后隨著達(dá)到飽和的磁化而減小。磁反轉(zhuǎn)損失可以對(duì)應(yīng)于由各個(gè)材料的磁滯曲線包圍的區(qū)域。磁反轉(zhuǎn)損失可能與磁化各個(gè)材料或反轉(zhuǎn)其(飽和)磁化所需的能量有關(guān)。當(dāng)滿足第一和第二磁結(jié)構(gòu)的材料的這些性質(zhì)之一時(shí)，并且如果進(jìn)一步適當(dāng)?shù)剡x擇或設(shè)計(jì)第一和第二磁結(jié)構(gòu)的形狀，則靈敏度可以提高，或者能耗可以降低。材料和形狀的選擇可以導(dǎo)致能量效率和/或靈敏度的提高。

11、第一磁結(jié)構(gòu)的橫向延伸區(qū)域和/或第二磁結(jié)構(gòu)的橫向延伸區(qū)域優(yōu)選等于或小于勵(lì)磁線圈和傳感器線圈的橫向延伸區(qū)域的總和，尤其是在其20％至40％之間。橫向延伸區(qū)域可選擇為例如使得在操作過程中實(shí)現(xiàn)第一磁結(jié)構(gòu)的磁化飽和，而第二磁結(jié)構(gòu)未達(dá)到磁化飽和。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)的橫向延伸在所要檢測(cè)的外部磁場(chǎng)分量的方向上最大。在垂直于這些方向的方向上，延伸可較小(例如，小于線圈的延伸)，從而節(jié)省材料。此外，第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)的橫向形狀可基本等于勵(lì)磁線圈和傳感器線圈覆蓋的橫向區(qū)域或減小的橫向區(qū)域的形狀。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可在垂直于線圈平面或整體集成磁場(chǎng)傳感器的投影中完全重疊勵(lì)磁線圈和傳感器線圈。因此，磁通量線可被聚焦并集中在第一和第二磁結(jié)構(gòu)內(nèi)。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈覆蓋的橫向區(qū)域可例如具有十字形，其中，例如，勵(lì)磁線圈和傳感線圈的角或側(cè)邊彼此最接近。

12、所述勵(lì)磁線圈、第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可配置，特別是與勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)電路一起配置，使勵(lì)磁線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，特別是其頻率在1到200khz之間，更特別地在10到100khz之間，使第一磁結(jié)構(gòu)中的磁化飽和，同時(shí)不使第二磁結(jié)構(gòu)中的磁化飽和。當(dāng)在集成磁場(chǎng)傳感器工作期間第二磁結(jié)構(gòu)的材料未飽和時(shí)，可以提高靈敏度和/或降低能耗。

13、在本文的背景下，應(yīng)注意磁場(chǎng)和/或磁通量的強(qiáng)度可能取決于溫度。例如，通過提高溫度，磁場(chǎng)和/或磁通量的強(qiáng)度可能會(huì)增大或減小。

14、優(yōu)選地，激勵(lì)線圈和傳感器線圈中的至少一個(gè)具有形成為一個(gè)或多個(gè)螺旋方形或矩形的繞組，兩個(gè)傳感器線圈與激勵(lì)線圈相鄰布置，使得兩個(gè)傳感器線圈的橫向中點(diǎn)可通過穿過激勵(lì)線圈的橫向中點(diǎn)的直線連接，該直線特別地穿過激勵(lì)線圈的繞組的拐角或穿過并垂直于激勵(lì)線圈的繞組的側(cè)邊。從而，可以實(shí)現(xiàn)緊湊布置或磁結(jié)構(gòu)覆蓋線圈繞組較大區(qū)域的布置。

15、第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)沿直線的延伸量可以在兩個(gè)傳感器線圈的橫向中點(diǎn)之間的距離和兩個(gè)傳感器線圈沿直線兩端之間的距離之間。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第一和/或第二磁結(jié)構(gòu)的延伸不一定與勵(lì)磁線圈和(相鄰)傳感線圈組合的延伸相同，但可以稍微小一點(diǎn)，以達(dá)到僅布置在(中心)勵(lì)磁線圈附近的傳感線圈的中點(diǎn)。從而，可以節(jié)省材料，同時(shí)保持所需的靈敏度和能耗。

16、勵(lì)磁線圈的數(shù)量至少為兩個(gè)，傳感器線圈的數(shù)量至少為六個(gè)，其中四個(gè)傳感器線圈和一個(gè)勵(lì)磁線圈基本呈共面布置，另外兩個(gè)傳感器線圈和另外一個(gè)勵(lì)磁線圈在四個(gè)傳感器線圈橫向側(cè)面的區(qū)域中，在同一電絕緣層結(jié)構(gòu)上垂直于共面布置，該區(qū)域基本彎曲90°。

17、可選的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，集成磁場(chǎng)傳感器至少部分地包括沿平面延伸的平面形狀，其中，所述至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和所述至少一個(gè)傳感器線圈沿橫向于、特別是垂直于所述平面的方向設(shè)置在第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)之間。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈至少部分地共面，特別是彼此相鄰。這提供了集成在平面薄結(jié)構(gòu)中的緊湊設(shè)計(jì)。

18、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的特征在于，至少一個(gè)激勵(lì)線圈和至少一個(gè)傳感器線圈相對(duì)于第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)的距離是相同的。

19、用于監(jiān)測(cè)單元的集成磁場(chǎng)傳感器可以具有堆疊，該堆疊包括至少一個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)。這可以帶來使用源于pcb技術(shù)的成熟且高度可靠的制造工藝來制造監(jiān)測(cè)單元的優(yōu)點(diǎn)，從而提高效率和品質(zhì)。

20、這種監(jiān)測(cè)單元的進(jìn)一步特征在于，至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和/或至少一個(gè)傳感器線圈至少部分由至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)形成，特別是由多個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)形成。這可能會(huì)帶來將勵(lì)磁線圈和/或傳感器線圈集成到通過成熟的、高度可靠的pcb技術(shù)制造工藝制造的堆疊中的優(yōu)勢(shì)。

21、另一實(shí)施例包括監(jiān)測(cè)單元，其中所述至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和/或所述至少一個(gè)傳感器線圈包括導(dǎo)電繞組，特別是由一個(gè)或多個(gè)，特別是2至6個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)至少部分形成的導(dǎo)電繞組。

22、在此實(shí)施例中，支撐集成磁場(chǎng)傳感器和可能還支撐被感測(cè)元件的堆疊結(jié)構(gòu)可以是例如部件載體，其可以是上述電絕緣層結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的層壓體，特別是由機(jī)械壓力形成，如果需要，可由熱能支撐。所述堆疊可提供板形部件載體，能夠?yàn)槠渌考峁┐蟮陌惭b表面，并且仍然非常薄和緊湊?！皩咏Y(jié)構(gòu)”一詞可特別表示連續(xù)層、圖案化層或公共平面內(nèi)的多個(gè)非連續(xù)島。在一個(gè)實(shí)施例中，部件載體成形為板狀，這是平面集成磁場(chǎng)傳感器的優(yōu)選形狀。這有助于緊湊的設(shè)計(jì)，其中部件載體仍然為在其上安裝部件提供了大的基礎(chǔ)。此外，特別是裸片作為嵌入式電子部件的示例，由于其厚度小，可以方便地嵌入薄板中，如印刷電路板。

23、部件載體還可以配置為印刷電路板和基板(特別是ic基板)之一。在本技術(shù)的背景下，“印刷電路板”(pcb)可以特別表示由若干導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)和若干電絕緣層結(jié)構(gòu)疊層而成的部件載體(其可以是板狀(即平面)、三維曲面(例如，當(dāng)使用3d打印制造時(shí))或可以具有任何其他形狀)，例如，如果需要，可以施加壓力，并伴有熱能供應(yīng)。作為pcb技術(shù)的優(yōu)選材料，導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)由金屬(例如銅)制成，而電絕緣層結(jié)構(gòu)可以包括樹脂和/或玻璃纖維，即所謂的預(yù)浸料或fr4材料。各種導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)可以通過在疊層上形成通孔，例如通過激光鉆孔或機(jī)械鉆孔，并通過對(duì)其填充導(dǎo)電材料(特別是銅)，以所需的方式相互連接，從而形成通孔作為通孔連接。除了可以嵌入印刷電路板的一個(gè)或多個(gè)元件外，印刷電路板通常配置為在板狀印刷電路板的一個(gè)或兩個(gè)相對(duì)表面上容納一個(gè)或多個(gè)元件。它們可以通過焊接連接到相應(yīng)的主表面。在本技術(shù)的背景下，主體的“主表面”可以特別表示主體的兩個(gè)最大的相對(duì)表面之一或主體的最外面的相對(duì)表面。pcb的介電部分可以由具有增強(qiáng)纖維(如玻璃纖維)的樹脂組成。

24、在本技術(shù)中，“基板”一詞可能特別指具有與待安裝在其上的部件(特別是電子部件)基本相同尺寸的小部件載體。更具體地說，基板可以理解為用于電氣連接或電氣網(wǎng)絡(luò)的載體，以及類似于印刷電路板(pcb)的部件載體，但具有相當(dāng)高的橫向和/或豎直布置連接的密度。橫向連接例如是導(dǎo)電路徑，而豎直連接例如可以是鉆孔。這些橫向和/或豎直連接布置在基板內(nèi)，可用于提供所容納部件或未容納部件(如裸片)的電氣和/或機(jī)械連接，特別是ic芯片與印刷電路板或中間印刷電路板的連接。因此，“基板”一詞也包括“ic基板”?；宓慕殡姴糠挚梢杂蓸渲驮鰪?qiáng)球(如玻璃球)組成。

25、所述至少一個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)可包括由樹脂(如增強(qiáng)或非增強(qiáng)樹脂，例如環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺三嗪樹脂，更具體地說，fr-4或fr-5)、氰酸酯、聚亞苯基衍生物、玻璃(特別是玻璃纖維、多層玻璃、玻璃狀材料)、預(yù)浸料材料、聚酰亞胺、聚酰胺、液晶聚合物(lcp)、環(huán)氧基積層膜、聚四氟乙烯(teflon)、陶瓷和金屬氧化物組成的組中的至少一種。也可使用增強(qiáng)材料，如網(wǎng)、纖維或球體，例如由玻璃(多層玻璃)制成的。雖然通常優(yōu)選預(yù)浸料或fr4，但也可使用其他材料。對(duì)于高頻應(yīng)用，可在部件載體中實(shí)施高頻材料，如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯樹脂作為電絕緣層結(jié)構(gòu)。

26、所述至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)可包括銅、鋁、鎳、銀、金、鈀和鎢中的至少一種。雖然通常優(yōu)選銅，但其他材料或其涂層版本也是可能的，特別是涂有諸如石墨烯的超導(dǎo)材料的版本。

27、除了集成磁場(chǎng)傳感器及其零件和/或被感測(cè)元件外，所述至少一個(gè)部件還可以選自不導(dǎo)電嵌體、導(dǎo)電嵌體(如金屬嵌體，優(yōu)選包括銅或鋁)、傳熱單元(如熱管)、導(dǎo)光元件(如光波導(dǎo)或光導(dǎo)體連接)、電子部件或其組合。例如，該部件可以是主動(dòng)電子部件、被動(dòng)電子部件、電子芯片、存儲(chǔ)設(shè)備(如dram或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)、濾波器、集成電路、信號(hào)處理部件、電源管理部件、光電接口元件、電壓轉(zhuǎn)換器(如dc/dc轉(zhuǎn)換器或ac/dc轉(zhuǎn)換器)、密碼部件、發(fā)射器和/或接收器、機(jī)電換能器、傳感器、致動(dòng)器、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)、微處理器、電容器、電阻器、電感器、電池、開關(guān)、相機(jī)、天線、邏輯芯片和能量收集單元。但是，其他部件可以嵌入在部件載體中。例如，磁性元件可以用作部件。這種磁性元件可以是軟磁性元件，特別是鐵磁性元件、反鐵磁性元件或亞鐵磁性元件，例如鐵氧體芯，也可以是順磁性元件。然而，該部件也可以是其他部件載體，例如板中板配置。該部件可以表面安裝在部件載體上和/或可以嵌入在其內(nèi)部。此外，其他部件，特別是產(chǎn)生和發(fā)射電磁輻射和/或?qū)Νh(huán)境傳播的電磁輻射敏感的部件，也可以用作部件。

28、在一個(gè)實(shí)施例中，所述部件載體為層壓型部件載體。在這種實(shí)施例中，所述部件載體為多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合物，這些結(jié)構(gòu)堆疊在一起，特別是平行堆疊，并通過施加壓力(如果需要，可伴以加熱)連接在一起。

29、所述部件載體可用于承載其他電氣和/或電子部件，如電阻、電容器、二極管、晶體管或集成電路。磁通門傳感器能夠測(cè)量外部磁場(chǎng)的至少一個(gè)分量，例如提供1d磁通門傳感器。為了實(shí)現(xiàn)1d集成磁場(chǎng)傳感器，可以存在至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和兩個(gè)傳感器線圈或一個(gè)傳感器線圈的兩個(gè)繞組。為了實(shí)現(xiàn)2d集成磁場(chǎng)傳感器，可以存在至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和四個(gè)傳感器線圈(例如，布置在一個(gè)平面內(nèi))。為了實(shí)現(xiàn)3d集成磁場(chǎng)傳感器，可以存在至少兩個(gè)勵(lì)磁線圈和六個(gè)傳感器線圈，或可存在一個(gè)集成場(chǎng)成形元件。

30、例如，可通過在電絕緣層結(jié)構(gòu)上適當(dāng)蝕刻的銅跡線實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁線圈和傳感器線圈。在一個(gè)不同的示例中，勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可通過增材制造工藝，即(m)sap實(shí)現(xiàn)。勵(lì)磁線圈和/或傳感器線圈可存在于一個(gè)或多個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)上。不同層上的勵(lì)磁線圈和/或傳感器線圈的各部分可通過通孔或過孔電連接。

31、對(duì)于1d集成磁場(chǎng)傳感器或2d集成磁場(chǎng)傳感器，勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可以基本并排布置在相同豎直高度或位置上。例如，勵(lì)磁線圈和傳感器線圈或其至少部分可以形成在電絕緣層或?qū)咏Y(jié)構(gòu)的同一層上。從而，可以簡(jiǎn)化制造。在一層中，勵(lì)磁線圈和/或傳感器線圈可以例如包括n個(gè)繞組，其中n大于1，例如在2到20個(gè)繞組之間，特別是在2到6個(gè)繞組之間。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可以例如布置在m個(gè)線圈之間，其中m大于1，例如在兩個(gè)到六個(gè)甚至更多之間，特別是在四個(gè)堆疊層之間。例如，在n層部件載體或pcb內(nèi)，可以集成m層集成磁場(chǎng)傳感器。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可以基本配置為相同的形狀，例如配置為矩形、圓形或二次螺旋。繞組可以例如形成為銅跡線。勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可以例如通過蝕刻覆蓋絕緣層結(jié)構(gòu)的銅層來制造。

32、例如，如果勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)第一磁結(jié)構(gòu)中的磁化達(dá)到飽和，所述勵(lì)磁線圈可由比傳感線圈的導(dǎo)電繞組少的層上的導(dǎo)電繞組組成。在這種情況下，勵(lì)磁線圈的各部分和傳感線圈的各部分可共同布置在某些介電層上，特別是并排布置。在其他介電層中，只有傳感線圈的部分可布置，且其橫向尺寸可能大于通常用于容納勵(lì)磁線圈部分和傳感線圈部分的介電層中的傳感線圈部分。因此，在這種情況下，傳感線圈可由不同介電層中具有不同尺寸的繞組部分形成。從而，可以提高靈敏度。

33、磁結(jié)構(gòu)可以是可磁化的，例如可以包括鐵磁或亞鐵磁材料。磁結(jié)構(gòu)通常沒有永久磁場(chǎng)，或者通常不產(chǎn)生自己的磁場(chǎng)，但可以磁化并且對(duì)磁場(chǎng)具有高導(dǎo)磁性。在作為通量門傳感器操作期間，激勵(lì)線圈當(dāng)被提供適當(dāng)?shù)慕涣麟娏鲿r(shí)，可以在第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。在這里，在第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)中，由于激勵(lì)線圈和第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)的相對(duì)布置，可以產(chǎn)生指向相反方向的磁場(chǎng)(在第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)內(nèi))，正如傳統(tǒng)平面通量門傳感器所知。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)都可以是連續(xù)結(jié)構(gòu)，例如每個(gè)都是整體形成的。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可以直接形成在電絕緣層結(jié)構(gòu)之一上，或者可以預(yù)先制造并附著在電絕緣層結(jié)構(gòu)之一上。第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)可以具有相似或相同的厚度，例如在1μm和500μm之間，特別是在10μm和100μm之間，或者根據(jù)各自的材料和/或所需的目標(biāo)而具有不同的厚度。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可以由不同的材料制成，并且可以具有相同或不同的形狀。激勵(lì)線圈和傳感器線圈與第一磁結(jié)構(gòu)之間的豎直距離基本等于或至少類似于激勵(lì)線圈和傳感器線圈與第二磁結(jié)構(gòu)之間的豎直距離。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可以將激勵(lì)線圈和傳感器線圈夾在它們之間。第一磁結(jié)構(gòu)和第二磁結(jié)構(gòu)可以在平行于部件載體的電絕緣層結(jié)構(gòu)的平面上延伸。

34、對(duì)于如上所述的包含在堆疊、層結(jié)構(gòu)或部件載體中或由其支撐的集成磁場(chǎng)傳感器，勵(lì)磁線圈和傳感器線圈優(yōu)選地至少部分共面地布置在層結(jié)構(gòu)上和/或?qū)咏Y(jié)構(gòu)中，特別是彼此相鄰。在層結(jié)構(gòu)中，勵(lì)磁線圈和傳感器線圈可基本在同一豎直高度上延伸。例如，勵(lì)磁線圈可能不在傳感器線圈之上或之下，但可能基本在同一豎直范圍內(nèi)。當(dāng)勵(lì)磁線圈和/或傳感器線圈配置為在絕緣層結(jié)構(gòu)的多個(gè)層上延伸時(shí)，勵(lì)磁線圈的至少部分和傳感器線圈的部分可彼此共面地布置，特別是在電絕緣層結(jié)構(gòu)的同一層中，或在電絕緣層結(jié)構(gòu)上。當(dāng)勵(lì)磁線圈和傳感器線圈至少部分彼此共面時(shí)，它們可以在同一層上制造，從而簡(jiǎn)化制造。

35、用于監(jiān)測(cè)單元的集成磁場(chǎng)傳感器的特征在于，它與被感測(cè)元件固定關(guān)聯(lián)。特別是，所述集成磁場(chǎng)傳感器與被感測(cè)元件連接。在這種情況下，由于后者與被感測(cè)元件的固定關(guān)聯(lián)，需要一個(gè)緊湊且低功耗的設(shè)備。

36、根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)單元包括與被感測(cè)元件可移動(dòng)地關(guān)聯(lián)的集成磁場(chǎng)傳感器，反之亦然。在一個(gè)具體實(shí)施例中，被感測(cè)元件和傳感器特別可沿固定方向移動(dòng)，例如沿直線或曲線或一系列直線或曲線。另一個(gè)實(shí)施例提供沿隨機(jī)方向或以故意方式移動(dòng)。集成磁場(chǎng)傳感器的表面與被感測(cè)元件的正確關(guān)聯(lián)，前者根據(jù)本發(fā)明配置，即使被感測(cè)元件相對(duì)于集成磁場(chǎng)傳感器可移動(dòng)，也能精確識(shí)別磁場(chǎng)的變化。這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例允許通過集成磁場(chǎng)傳感器相對(duì)于被感測(cè)元件物理延伸的位置變化來感測(cè)改變磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。

37、根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)單元的優(yōu)選實(shí)施例的被感測(cè)元件可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，即使可旋轉(zhuǎn)被感測(cè)元件的速度和形狀會(huì)影響集成磁場(chǎng)傳感器的感測(cè)可靠性，根據(jù)本發(fā)明的后者的配置也會(huì)導(dǎo)致高靈敏度的感測(cè)，即使在高(外圍)速度以及非平面形狀的情況下，也能識(shí)別磁場(chǎng)變化。

38、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述集成磁場(chǎng)傳感器靠近或適合放置在被感測(cè)元件附近。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的特征在于，所述集成磁場(chǎng)傳感器與被感測(cè)元件接觸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述集成磁場(chǎng)傳感器的高可靠性允許高精度和可靠性，不必須需要傳感器和被感測(cè)元件之間的物理接觸。

39、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和/或至少一個(gè)傳感器線圈設(shè)置在或適于放置在與被感測(cè)元件相距20μm或更小的距離處。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于用pbc型技術(shù)制造的本發(fā)明的集成磁傳感器，在傳感器的至少一個(gè)線圈和被感測(cè)元件之間最大距離為20μm的情況下，可以保證適當(dāng)?shù)母袦y(cè)精度和可靠性。

40、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件至少部分由金屬材料制成。這種優(yōu)選材料與根據(jù)本發(fā)明的集成磁傳感器的感測(cè)幅度相匹配。

41、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件被配置為允許電流通過所述元件。該優(yōu)選實(shí)施例允許功能優(yōu)化以及節(jié)能解決方案，僅在需要時(shí)激活集成磁傳感器，例如根據(jù)臨時(shí)計(jì)劃，當(dāng)被感測(cè)元件靠近/接觸傳感器時(shí)等。

42、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)。

43、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括至少一個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的堆疊，其中集成磁場(chǎng)傳感器與所述至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的至少一部分相關(guān)聯(lián)。

44、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，集成磁場(chǎng)傳感器至少部分集成在堆疊中。

45、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，集成磁場(chǎng)傳感器包括堆疊的至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的至少一部分和/或電絕緣層結(jié)構(gòu)的至少一部分。

46、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述被感測(cè)元件包括至少一個(gè)電子元件或由至少一個(gè)電子元件組成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述被感測(cè)元件包括多個(gè)電子元件或由多個(gè)電子元件組成。

47、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括至少一個(gè)腔室，特別是電池，配置為電流可以從一個(gè)部分流向另一個(gè)部分，其中集成磁場(chǎng)傳感器設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)腔室/電池中或附近。這使得傳感器在電池等領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)應(yīng)用，其中腔室和電流是相關(guān)的。

48、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件至少部分地包括圓柱形形狀。

49、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種利用根據(jù)前述段落中任一段配置的監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的方法，包括以下步驟：當(dāng)集成磁場(chǎng)傳感器和被感測(cè)元件彼此關(guān)聯(lián)時(shí)，通過根據(jù)前述段落中任一段配置的集成磁場(chǎng)傳感器測(cè)量磁場(chǎng)的至少一個(gè)分量。磁場(chǎng)可以由被感測(cè)元件產(chǎn)生，也可以由磁場(chǎng)傳感器產(chǎn)生。在后一種情況下，檢測(cè)磁場(chǎng)的改變或修改，這些改變或修改是由被感測(cè)元件的影響引起的。這可能帶來即使在交變條件下也能確?？煽扛袘?yīng)的優(yōu)點(diǎn)，例如交變溫度和/或移動(dòng)成分(被感測(cè)元件和/或至少一個(gè)分量)。

50、優(yōu)選地，該方法的進(jìn)一步特征在于，被感測(cè)元件包括導(dǎo)電材料，該方法包括提供通過被感測(cè)元件的電流通路的步驟。

51、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)被配置為在電流供應(yīng)的情況下產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述方法還包括在監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件時(shí)向第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)供應(yīng)電流的步驟。這可以帶來優(yōu)化電力消耗的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹辉诒匾獣r(shí)向第一磁結(jié)構(gòu)和/或第二磁結(jié)構(gòu)供應(yīng)電流。

52、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括測(cè)量磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的至少一個(gè)分量的步驟。例如，這可以通過連續(xù)測(cè)量、根據(jù)占空比的測(cè)量或通過接收命令(自動(dòng)提供或由操作員手動(dòng)輸入)觸發(fā)的測(cè)量來完成。這可能會(huì)帶來根據(jù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)評(píng)估而監(jiān)測(cè)和/或檢查磁場(chǎng)交變的值的優(yōu)點(diǎn)，例如磁強(qiáng)度。例如，使用不同方法或邏輯組合的數(shù)據(jù)，從特定測(cè)量隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)中提取，可能會(huì)帶來檢查所述值的靈活性。

53、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括估計(jì)被感測(cè)元件的健康狀況的步驟，特別是將測(cè)量值與損傷曲線相結(jié)合。這可以帶來模擬和/或監(jiān)測(cè)例如部件的生命周期的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)選地與部件載體相關(guān)聯(lián)。

54、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，健康狀況估計(jì)步驟包括估計(jì)單個(gè)部件載體符合特定閾值條件的剩余時(shí)間。這可以帶來可靠的在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，這可以啟動(dòng)進(jìn)一步的動(dòng)作，例如在特定閾值條件下的人工操作員的信息。

55、在本技術(shù)的背景下，“部件載體”一詞可特別表示能夠容納一個(gè)或多個(gè)部件在其上和/或其中以提供機(jī)械支撐和/或電氣連接的任何支撐結(jié)構(gòu)。換句話說，部件載體可配置為部件的機(jī)械和/或電子載體。特別是，部件載體可以是印刷電路板(pcb)、有機(jī)插入器和ic(集成電路)基板之一。部件載體也可以是組合上述類型部件載體的不同載體的混合板。

56、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法還包括當(dāng)磁場(chǎng)的至少一個(gè)分量的測(cè)量結(jié)果達(dá)到或超過閾值時(shí)，限定被感測(cè)元件的狀態(tài)變化的步驟。

57、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種集成磁場(chǎng)傳感器用于監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的用途，所述集成磁場(chǎng)傳感器包括至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)傳感器線圈，均設(shè)置在第一磁結(jié)構(gòu)的一側(cè)，所述被感測(cè)元件適合改變集成磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)，其中集成磁場(chǎng)傳感器和被感測(cè)元件彼此關(guān)聯(lián)，改變集成磁場(chǎng)傳感器提供的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)可以由感測(cè)部件產(chǎn)生，也可以由磁場(chǎng)傳感器產(chǎn)生。在后一種情況下，檢測(cè)磁場(chǎng)的改變或修改，這些改變或修改是由感測(cè)部件的影響引起的。

58、優(yōu)選的用途是其中被感測(cè)元件包括布線結(jié)構(gòu)。

59、根據(jù)本發(fā)明的用途的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括至少一個(gè)電絕緣層結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的堆疊，其中集成磁場(chǎng)傳感器與所述至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的至少一部分相關(guān)聯(lián)。

60、根據(jù)本發(fā)明的用途的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括電子部件和/或多個(gè)電子部件，和/或由其組成。

61、根據(jù)本發(fā)明的用途的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包括金屬主體，特別是所述監(jiān)測(cè)包括對(duì)所述主體內(nèi)的缺陷的估計(jì)。

62、根據(jù)本發(fā)明的用途的另一個(gè)實(shí)施例，被感測(cè)元件包含在電/電子電池中。

63、根據(jù)本發(fā)明的用途的另一實(shí)施例，被感測(cè)元件包括移動(dòng)靠近集成磁場(chǎng)傳感器的主體。

64、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中包含用于監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，適于執(zhí)行或控制前述段落中描述的方法。

65、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于監(jiān)測(cè)被感測(cè)元件的程序元件，該程序元件在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，適于執(zhí)行或控制如前述段落中所述的方法。

66、現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明不限于所示或所述的實(shí)施例。