DE10220982B4

DE10220982B4 - Sensor für schwach magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten und Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors

Info

Publication number: DE10220982B4
Application number: DE10220982A
Authority: DE
Inventors: Myung-Sam Kang; Kyoung-Won Na; Sang-On Choi; Won-Youl Choi; Jeon-Hwan Lee; Keon-Yang Park
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2002-03-09
Filing date: 2002-05-11
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-05-12
Also published as: KR100432661B1; CN100504423C; GB2386198A; GB2386198B; JP2003273527A; TW535496B; CN1444050A; GB0210671D0; US20030169038A1; JP3717867B2; US6759845B2; DE10220982A1; KR20030073285A

Abstract

Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten mit:
einer ersten Basisleiterplatte (10), die an ihren beiden Oberflächen mit ersten Treibermustern (2) dergestalt ausgebildet ist, dass die beiden ersten Treibermuster (2) elektrisch miteinander verbunden und jeweils einem Schaltkreis zugeordnet sind;
einem Paar erster Schichtleiterplatten (20), die auf beiden Oberflächen der ersten Basisleiterplatte (10) geschichtet sind und die mit magnetischen Schichten (1) ausgebildet sind, die parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Treibermustern (2) liegen; und
einem Paar zweiter Schichtleiterplatten (30), die auf den der Basisleiterplatte (10) abgewandten Oberflächen des Paares der ersten Schichtleiterplatten (20) geschichtet sind und die zweiten Treibermuster (3) aufweisen, die elektrisch mit den ersten Treibermustern (2) der ersten Basisplatte (10) verbunden sind, um die magnetischen Schichten (1) zu umgeben, und senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) zu sein, und Abnehmermuster (4) aufweisen, die die ersten und zweiten Treibermuster (2, 3) umgeben...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors und insbesondere einen Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors, der ausgebildet ist, um an einem mobilen Kommunikationsendgerät befestigt zu werden, um den Erdmagnetismus zu detektieren, um Positionsinformationen zu erhalten.

Im Rahmen der neueren Entwicklung des Bereitstellens verschiedener, zusätzlicher, mobiler Informationsdienstleistungen im Zusammenhang mit der Verbrei tung von Mobiltelefonen und mobilen Endgeräten, wurde eine Positionsinformationsdienstleistung als eine wesentliche Dienstleistung etabliert und detailliertere und bequemere Dienstleistungen sind hiernach erforderlich.

Um Positionsinformationen zu erhalten, ist es notwendig, einen Sensor bereitzustellen, der in der Lage ist, eine gegenwärtige Position präzise zu ermitteln. Als solches Mittel zum Bereitstellen von Positionsinformationen wurde ein Sensor für schwach-magnetische Felder verwendet, der dazu vorgesehen ist, Erdmagnetismus zu ermitteln, um Positionsinformationen zu erhalten. Als eine allgemein verwendete Komponente in einem solchen Sensor für schwach-magnetische Felder wurde ein Fluxgate-Sensor eingesetzt.

Der Fluxgate-Sensor verwendet hochpermeable, magnetische Streifen für die Kernkomponenten. Der Fluxgate-Sensor besteht aus einer Primärspule, die um einen von zwei magnetischen Kernen herum gewickelt ist und aus einer Sekundärspule, die um den anderen der Magnetkerne gewickelt ist und ist in der Lage, eine gegenwärtige Position zu ermitteln, indem der Unterschied zwischen der erzeugten Spannung von der ersten Spule und der von der zweiten Spule erzeugten Spannung aufgrund der Veränderungen der magnetischen Felder der Kerne ermittelt wird.

Solch ein herkömmlicher Fluxgate-Sensor wird dergestalt hergestellt, dass zwei zylindrische Kerne, die aus einem hochpermeablen, magnetischen Material hergestellt sind, mit Kupferdrähten in einer bestimmten Richtung umwickelt werden. Genauer gesagt wird ein Kupferdraht als eine Treiberspule (eine Primärspule) um einen magnetischen Kern in einer bestimmten Richtung umwickelt, während ein konstanter Abstand und Druck aufrechterhalten wird. Anschließend wird eine Abnehmerspule (eine Sekundärspule) um den magnetischen Kern gewickelt, um das magnetische Feld zu ermitteln, das von dem magnetischen Kern der Treiberspule erzeugt wurde. Wie bei dem Wickeln der Treiberspule wird ein Kupferdraht als Abnehmerspule unter einem bestimmten Abstand unter einem konstanten Druck aufgewickelt.

Ebenso besteht ein solcher Magnetfeldmesser, der durch Aufwickeln von Kupferdrähten hergestellt wurde, aus einer Treiberspule und einer Abnehmerspule zum Ermitteln eines magnetischen Feldes, das von der Treiberspule erzeugt wurde. Die Kupferspulen sind um die magnetischen Kerne unter Verwendung einer in dem Stand der Technik gut bekannten Drahtspulentechnologie gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt muss die Sekundärspule aufgewickelt sein, um in einer x-Achsenrichtung und in einer y-Achsenrichtung ausgerichtet zu werden, um präzise eine Analyse der Empfindlichkeit des magnetischen Feldes zu erhalten. Wie dem auch sei, obwohl ein herkömmlicher Fluxgate-Sensor die Lagegenauigkeit einer aufgewickelten Spule beibehalten muss, ist es schwierig, die Lagegenauigkeit beizubehalten. Weil die Lagegenauigkeit leicht durch die Temperatur, Licht oder Oberflächenmaterial aufgrund einer solchen Konfiguration beeinflusst werden kann, wird die Genauigkeit ihrer Eigenschaften verschlechtert.

Hinzu kommt, dass der Fluxgate-Sensor den Nachteil aufweist, dass die Spule häufig unterbrochen ist, weil er dergestalt hergestellt ist, dass die Spule direkt um einen magnetischen Kern herumgewickelt ist. Darüber hinaus ist der Sensor, da er selbst groß wird, nicht für eine Miniaturisierung und Gewichtseinsparung bei elektrischen Anwendungen geeignet. Die Vergrößerung des Sensors zieht ein Anwachsen des Stromverbrauches nach sich, so dass der Sensor nicht den Anforderungen einer Miniaturisierung und Reduzierung des elektrischen Verbrauches elektrischer Anwendungen erfüllen kann.

Um die Nachteile eines solchen herkömmlichen Magnetfeldmessers zu überwinden, wurde ein Sensor für schwach-magnetische Felder in der US 5 936 403 A und der US 6 270 686 B1 vorgeschlagen, der dergestalt hergestellt ist, dass amorphe Leiterplatten kreisförmig geätzte Bereiche aufweisen, die auf beiden oberen und unteren Oberflächen einer Glasepoxybasis mit spezifischen, leitenden Mustern aufgeschichtet sind, um einen amorphen Flachleiterplattenkern auszubilden, und Glasepoxybasen sind geätzt, um X-Spulen und Y-Spulen zu bilden, die auf dem amorphen Flachplattenkern aufgeschichtet sind. Wie dem auch sei, weil der in der US 5 936 403 A beschriebene Fluxgate-Sensor ein Verfahren zum Herstellen des amorphen Flachplattenkernes durch Ausführen einer Ätzbehandlung in einer kreisförmigen Form und dem Schichten der amorphen Platten unter Beibehaltung der kreisförmig geätzten Bereiche benötigt, ist der Herstellungsprozeß kompliziert und hohe Herstellungskosten sind aufgrund des Schichtens vieler amorpher Platten erforderlich.

Die US 4 967 156 A beschreibt einen Sensor zum Messen eines schwach magnetischen Feldes, bei dem Treibermuster und Abnehmermuster nebeneinander auf je einer Oberfläche zweier Isolierschichten angeordnet sind, wobei die Isolierschichten einen magnetischen Kern umgeben. Die Treibermuster und die Abnehmermuster der Oberflächen sind separat voneinander jeweils elektrisch miteinander verbunden.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbracht der oben genannten Probleme, die beim Stand der Technik auftreten, gemacht, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors bereitzustellen, der schwach-magnetische Felder präzise ermitteln kann und genaue Positionsinformationen bereitstellt, wobei der Sensor in der Lage ist, die Anforderung für eine hochdichte Montage in einem Anwendungsfeld, wie Mobiltelefone, durch Miniaturisierung, exzellente magnetische Effizienz und einen geringen Verbrauch elektrischer Energie durch eine Ätztechnik für eine gedruckte Leiterplatte zu erfüllen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Sensors durch die in den Ansprüchen 1, 9, 15 und 16 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Damit ist es möglich, einen Sensor für schwach magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten bereitzustellen, der einfach aufgebaut ist, leicht gefertigt werden kann und durch einen einfachen Schaltkreisaufbau in den Herstellungskosten reduziert ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden, detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlicher verstanden werden, in denen:

1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform eines Sensors für ein schwach-magnetisches Feld unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine Querschnittsansicht des Sensors gemäß 1 ist, bei der die Leiterplatten aufgeschichtet sind;

3 eine Querschnittsansicht ist, die die Verbindung einer Treiberspule eines Sensors für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

4a–4i einen Herstellungsprozeß einer Ausgestaltungsform eines Sensors für ein schwach-magnetisches Feld unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und

5 ein Schichtverfahren einer ersten Schichtleiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Diese Erfindung wird nunmehr detaillierter als ein Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
1 und 2 sind eine perspektivische Explosionsansicht und eine Querschnittsansicht einer Ausgestaltung eines Sensors für ein schwach-magnetisches Feld unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Figuren dargestellt ist, enthält der Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung des Herstellungsverfahrens für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Basisleiterplatte 10, erste Treibermuster 2 sind auf den oberen und unteren Oberflächen der ersten Basisleiterplatte 10 ausgebildet, ein Paar erster Schichtleiterplatten 20 sind auf den oberen und unteren Flächen der ersten Treibermuster 2 aufgeschichtet, von denen jede mit einer äußeren Oberfläche versehen ist, auf der sich magnetische Schichten 1 befinden, und ein Paar zweiter Schichtleiterplatten 30 sind auf den oberen und unteren ersten Schichtleiterplatten 20 aufgeschichtet, von denen jedes mit einem zweiten Treibermuster 3 und einem Abnehmermuster 4 versehen ist.
Jedes der Treibermuster 2, das auf beiden Seiten der ersten Basisleiterplatte 10 ausgebildet ist, besteht aus einer Vielzahl paralleler Musterlinien. Die oberen und unteren Treibermuster 2 der ersten Basisleiterplatte 10 sind elektrisch miteinander durch erste Durchgangslöcher 5 verbunden, die in der ersten Basisleiterplatte 10 ausgebildet sind. Das Paar magnetischer Schichten 1 ist auf den oberen und unteren ersten Treibermustern 2 parallel zueinander dergestalt angeordnet, dass die magnetischen Schichten senkrecht zu den ersten Treibermustern 2 angeordnet sind. Die magnetischen Schichten 1 sind in Bandform gemustert. Die zweiten Treibermuster 3 sind in der gleichen Richtung wie die der ersten Treibermuster 2 angeordnet. Die ersten und zweiten Schichtleiterplatten 20 und 30 sind mit zweiten Durchgangslöchern 6 dergestalt ausgebildet, dass die ersten Treibermuster 2 und die zweiten Treibermuster 3 die magnetischen Schichten 1 umgeben.
Dementsprechend sind die ersten Treibermuster 2 und die zweiten Treibermuster 3 elektrisch miteinander durch die Durchgangslöcher 6 verbunden und dienen als Spulen, die um die magnetischen Schichten 1 herumgewunden sind.
Die zweiten Treibermuster 3 und die Abnehmermuster 4 sind abwechselnd auf äußeren Oberflächen der zweiten Schichtleiterplatten 30 ausgebildet, so dass die Abnehmermuster 4 zwischen den zweiten Treibermustern 3 angeordnet sind. Die Abnehmermuster 4 sind länger als die Treibermuster 2 und 3 bemessen, so dass die Abnehmermuster 4 die Treibermuster 2 und 3 umgeben. Die erste Basisleiterplatte 10, die ersten Schichtleiterplatten 20 und die zweiten Schichtleiterplatten 30 sind mit Durchgangslöchern 7 ausgebildet, um die oberen und unteren Abnehmermuster 4 elektrisch miteinander zu verbinden, so dass die Abnehmermuster 4 die magnetischen Schichten 1 umgeben.
Der Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten umfasst das zweite Treibermuster und das Abnehmermuster (erste Schicht), die magnetischen Schicht (zweite Schicht), das erste Treibermuster (dritte Schicht), die ersten Treibermuster (vierte Schicht), die magnetische Schicht (fünfte Schicht) und das zweite Treibermuster und Abnehmermuster (sechste Schicht), von oben nach unten in dieser Reihenfolge, so dass die Schichten symmetrisch angeordnet sind.
Eine Art und Weise der Verbindung der ersten Treibermuster 2 und der zweiten Treibermuster 3 wird nachfolgend detaillierter und unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Das zweite Treibermuster der ersten Schicht als Anfangsschicht wird mit einem Schaltkreis der dritten Schicht durch „f"-Löcher verbunden und anschließend mit Anschlussflächen der „d"-Löcher der vierten Schicht durch „b"-Löcher verbunden. Nachfolgend werden die Anschlussflächen mit einem Schaltkreis der sechsten Schicht durch die „d"-Löcher verbunden und mit Anschlussflächen von „a"-Löchern der dritten Schicht durch „c"-Löcher, einem Schaltkreis der vierten Schicht und „b"-Löcher verbunden. Die Anschlussflächen der „a"-Löcher werden mit einem Schaltkreis der ersten Schicht durch „a"-Löcher verbunden und mit dem Schaltkreis der vierten Schicht durch „f"-Löcher, die dritte Schicht und „e"-Löcher verbunden. Der Schaltkreis der vierten Schicht wird mit einem Schaltkreis der sechsten Schicht durch „d"-Löcher verbunden und wird anschließend mit der ersten Schicht durch „c"-Löcher, den Schaltkreis der vierten Schicht, „e"-Löcher, den Schaltkreis der dritten Schicht und „a"-Löcher verbunden.
Die Abnehmermuster 4 der oberen und unteren zweiten Schichtleiterplatten 30 sind elektrisch miteinander in einer Zickzackweise durch die Durchgangslöcher 7 dergestalt verbunden, dass die Abnehmermuster 4 als eine Spule dienen, die um die magnetischen Schichten 1 und die ersten und zweiten Treibermuster 2 und 3 herumgewunden sind.
Im Betrieb des Sensors für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung fließt, wenn Wechselstrom in den Treibermustern 2 und 3 fließt, Induktionsstrom in den Abnehmermustern 4, wodurch eine Spannungsdifferenz erzeugt wird. Durch Ermitteln der Spannungsdifferenz ist es möglich, die Position oder die Orientierung des Sensors festzustellen.
Die 4a–4i zeigen den Herstellungsprozeß einer Ausführungsform eines Sensors für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird eine erste Basisleiterplatte 10 vorbereitet (4a). Eine CCL (Copper Clad Laminate) wird vorzugsweise als die erste Basisleiterplatte 10 verwendet. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, ein Bezugsloch in der ersten Basisleiterplatte aus Gründen der Bequemlichkeit für nachfolgende Verfahren auszubilden. Die erste Basisleiterplatte 10 ist mit ersten inneren Durchgangslöchern 5 ausgebildet, und innere Oberflächen der ersten Durchgangslöcher 5 sind mit einem leitenden Material (das heißt Kupfer) beschichtet (4b). Anschließend werden auf beiden Seiten der ersten Basisleiterplatte 10 ein Treibermuster 2 durch Belichten, Entwickeln und Ätzen gemäß des bekannten Verfahrens zur Herstellung gedruckter Leiterplatten ausgebildet (4c). Die ersten Treibermuster 2 werden mit einem später beschriebenen, zweiten Treibermuster 3 verbunden, um die magnetischen Schichten 1 zu umgeben. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass ein oberes Treibermuster der ersten Treibermuster 2 nur einen Schaltkreis bildet, der sich nach oben erstreckt und ein unteres Treibermuster der ersten Treibermuster 2 nur einen Schaltkreis ausbildet, der sich nach unten erstreckt. Weil die oberen und unteren ersten Treibermuster 2 miteinander durch die Durchgangslöcher 5 verbunden sind, werden die Verbindungsbereiche der ersten Treibermuster 2 mit Anschlussflächen 8 gebildet.
Nachfolgend werden die ersten Treibermuster 2 mit magnetischen Schichten unter Verwendung einer Beschichtungsmethode gebildet. Zu diesem Zeitpunkt werden bearbeitete Kupferfolien 21 in Bereichen, in denen die magnetischen Schichten angeordnet werden, ausgestanzt, um die magnetischen Schichten präzise zu positionieren.
Um die magnetischen Schichten zu laminieren, werden zweite Basisschichten 22 und bearbeitete Kupferfolien 21 auf der Kernleiterplatte angeordnet und magneti sche Schichten 1 werden auf den bearbeiteten Bereichen plaziert. Die zweiten Basisschichten 22 sind vorzugsweise Prepregs, die teilweise gehärtet sind und z. B. aus einer Gruppe ausgewählt wurden, bestehend aus FR-4, FR-4 mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg), Bismaleimide-Triazine (BT), Epoxyharz usw., die in dem Stand der Technik wohlbekannt sind. Das Material der magnetischen Schichten ist aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus amorphem Metall, Permalloy, Supermalloy, jedoch ist das amorphe Metall unter den Metallen bevorzugt. Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Kupferfolien sich innerhalb eines Bereiches von 12 μm–18 μm bewegt, und die Dicke der Prepregs sich innerhalb eines Bereiches von 60 μm–100 μm bewegt.
Ebenso werden die zweiten Basisschichten 22, bearbeitete Kupferfolien 21 und magnetische Schichten 1 einem vorläufigen Beschichtungsverfahren in dieser Reihenfolge zugeführt (4d) und bei hoher Temperatur und unter hohen Druck (z. B. ungefähr 150°C–200°C und ungefähr 30–40 kg/cm²) verpresst, um die erste Schichtleiterplatte 20 zu bilden.
5 zeigt eine Ausführungsform einer Beschichtung, die in eine Basisschicht in Arbeitsgröße eingearbeitet werden soll. Ein tatsächlich fertiggestelltes Produkt ist im allgemeinen in Gestalt eines Streifens ausgebildet, mit einer Sensoreinheit für schwach-magnetische Felder. Bezugnehmend auf die Figur ist dort ein Beschichtungsvorgang von fünf magnetischen Bändern 54 gezeigt. In diesem Fall wird ein magnetisches Band 54 verwendet, um einen Streifen mit einer Vielzahl von Einheiten herzustellen. Dementsprechend ist die Größe des magnetischen Bandes in Abhängigkeit von der Größe eines Streifens festgelegt. Wie dem auch sei, wo sie in einem Streifen hergestellt sind, ist es notwendig, die magnetischen Bänder 54 auf einem Prepreg 52 in einem nachfolgenden Bemusterungsverfahren der magnetischen Schicht dergestalt anzuordnen, dass eine Vielzahl von Einheiten auf einmal hergestellt werden können. Dementsprechend ist in der Ausgestaltungsform eine Kupferfolie 53, auf der die magnetischen Bänder angeordnet werden sollen, angeordnet, um eine vorläufige Schicht auszubilden. Es ist mög lich, zwei Verfahren zum Herstellen der Kupferfolie anzuwenden. Dies bedeutet, dass das Verfahren existiert, bei dem ein Bereich von gewünschten Abmessungen durch Pressen einer magnetischen Platte mit einer Metallform entfernt wird, und ein Verfahren zum Entfernen eines Bereiches gewünschter Größe durch ein sich drehendes Werkzeug unter Verwendung eines Plattenfräsverfahrens, das eines der grundlegenden Verfahren zur Herstellung von Basisplatten ist. In diesem Fall muss das bearbeitete Objekt größere Abmessungen als die der magnetischen Bänder 54 aufweisen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, ein Objekt zu bearbeiten, das ungefähr 0,1 mm bis 0,2 mm in einer Richtung größer ist, unter Berücksichtigung der Arbeitstoleranz und eines Problems, das durch eine Kupferfolie verursacht wird, die mit magnetischen Bändern abgedeckt ist. In Anbetracht eines Bereiches eines Streifens, der durch tatsächliche Produkte eingenommen wird, ist es möglich, das Band mit einer Breite des Streifens in Übereinstimmung zu bringen, weil das magnetische Band 54 eine ausreichende Größe aufweist. Weil ein oder mehrere Streifen in einem magnetischen Band enthalten sein kann, ist die Länge des magnetischen Bandes in einer Anfangsgestaltung festgelegt.
Nach Beendigung der ersten Beschichtung bilden die ersten Schichtleiterplatten 20 laminierte Leiterplatten aus, in denen die magnetischen Schichten 13 auf beiden Seiten der Basisschicht laminiert sind. An diesem Punkt, obwohl bevorzugte Dicken der ersten Basisschichten (Prepreg) 22 und der magnetischen Schichten 1 sich innerhalb eines Bereiches von 0,06 mm–0,1 mm und ungefähr 0,02 mm–0,03 mm bewegen, können die Dicken in Abhängigkeit von den gewünschten Merkmalen des fertiggestellten Produktes variiert werden. Nachfolgend werden die ersten Schichtleiterplatten 20 an ihren äußeren Oberflächen mit einem Trockenfilm (oder Fotolack) versehen und die Trockenfilmschichten werden einer Belichtungs- und Entwicklungsbehandlung gemäß einem magnetischen Muster ausgesetzt, das vorher gestaltet wurde. Die Trockenfilmschichten, die in einer bestimmten Form gemustert sind, dienen als Maske zum Ätzen der magnetischen Schichten 1 (4e). Das Belichten, Entwickeln und die Ätztechniken sind im Stand der Technik bekannt. Als ein Ergebnis bleiben nur die magnetischen Streifen 1, die in einem bestimmten Muster gestaltet sind, auf den zweiten Basisleiterplatten, nachdem die Trockenfilmschichten entfernt wurden (4f).
Nach Beendigung des Bemusterungsverfahrens für die magnetischen Schichten der ersten Stapelleiterplatten 20 werden dritte Basisschichten (oder Prepregs) 32 und dritte leitende Schichten (oder Kupferfolien) 31 zeitweise auf den ersten Schichtleiterplatten 22 angeordnet (vorläufige Schichtung) und die laminierten Schichten 32 und 31 werden bei hoher Temperatur unter hohem Druck (z. B. ungefähr 150°C–200°C und ungefähr 30–40 kg/cm²) zusammengepresst, um zweite Schichtleiterplatten 30 zu bilden (4g). Anschließend werden die zweiten Schichtleiterplatten 30 mit zweiten Durchgangslöchern 6 durch Bohrer versehen, um mit den ersten Treibermustern 2 dergestalt in Kontakt zu stehen, dass die ersten und zweiten Treibermuster 2 und 3 die Form von Spulen annehmen, die um die magnetischen Streifen 1 herumgewunden sind. Die erste Basisleiterplatte 10, die ersten Schichtleiterplatten 20 und die zweiten Schichtleiterplatten 30 sind mit Durchgangslöchern 7 dergestalt ausgebildet, dass obere und untere Abnehmermuster 4 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Durchgangslöcher 7 sind an ihren inneren Oberflächen mit einem leitenden Material (das heißt Kupfer) beschichtet (4h). Anschließend werden die zweiten Schichtleiterplatten an ihren äußeren Oberflächen mit zweiten Treibermustern 3 und Abnehmermustern 4 durch bekannte Herstellungsverfahren von gedruckten Leiterplatten versehen, das heißt Belichten, Entwickeln und Ätztechniken (4i). Die zweiten Treibermuster 3 und die ersten Treibermuster 2, die zwischen den oberen und unteren magnetischen Streifen 1 angeordnet sind, sind elektrisch miteinander durch die ersten und zweiten Durchgangslöcher 5, 6 dergestalt verbunden, dass die ersten und zweiten Treibermuster 2 und 3 die magnetischen Streifen 1 umgeben und dadurch als Treiberspulen für den Fluxgate-Sensor dienen. Weiterhin sind die oberen und unteren Abnehmermuster 4 elektrisch miteinander durch die Durchgangslöcher 7 verbunden, um die ersten und zweiten Trei bermuster 2 und 3 zu umgeben und dadurch als Abnehmerspulen für den Fluxgate-Sensor zu dienen.
Anschließend wird, um zu verhindern, dass die mit Mustern versehenen, leitenden Schichten (das heißt Kupferschaltkreise), die nach außen frei liegen, durch Feuchtigkeit usw. oxidieren, eine Lötmaske ausgewählt auf alle Bereiche mit Ausnahme der leitenden Schichten aufgetragen, und die leitenden Schichten werden mit Nickel (oder Nickel-Phosphor) beschichteten Schichten oder goldbeschichteten Schichten in dieser Reihenfolge gebildet. Spezielle Eigenschaften solcher Verfahren sind aus dem Stand der Technik hinsichtlich bedruckter Leiterplatten bekannt.
Wie bereits bemerkt, sind die leitenden Schichten 31, die in den Beschichtungsverfahren der zweiten Schichtleiterplatten 30 verwendet werden, vorzugsweise aus Kupferfolien hergestellt. Als solche Kupferfolien können standardisierte Kupferfolien der Dicken 12 μm, 18 μm, 35 μm verwendet werden. Wie dem auch sei, werden Kupferfolien der Dicke 35 μm verwendet, ist es notwendig, die Dicke der Kupferfolien um zumindest 5–7 μm durch ein Halbätzen zu verringern, um Schaltkreismuster nach dem Schichtverfahren und vor dem Bohrverfahren auszubilden.
Weil die Sensoren für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung nur in einer Achsenrichtung angeordnet sind, ist es nur möglich, eine Orientierung relativ zu dieser Achse zu ermitteln. Dementsprechend ist es möglich, die Orientierung relativ zu zwei Achsen zu ermitteln, indem zwei gedruckte Leiterplatten senkrecht zueinander angeordnet werden.
Die Sensoren für ein schwaches Magnetfeld unter der Verwendung des Herstellverfahrens für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung können weithin in Automobilen, Flugzeugen, Spielautomaten, Spielzeugroboter und ebenso auch in mobilen Telefonen und mobilen Endgeräten verwendet werden, die dazu vorgesehen sind, den Erdmagnetismus zu erfassen, um deren Positionsinformtion zu ermitteln.
Wie oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung einen Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen bereit, der in einer solchen Art hergestellt ist, dass die Schaltkreise auf den Basisleiterplatten mit magnetischen Streifen durch Ätzen usw. ausgebildet sind, und Treiber- und Abnehmermuster sind darauf ausgebildet, um schwach-magnetische Felder zu ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, präzise Attribute zu erhalten, weil Schaltkreise zum Ermitteln eines schwachen magnetischen Feldes durch Ätzen usw. präzise auf Basisplatten gebildet sind und es ist möglich, die Effekte aufgrund der Veränderlichkeit der Attribute durch das Aufrechterhalten der Lagegenauigkeit zu verringern.
Hinzu kommt, dass der Sensor leicht in kleindimensionierten, elektrischen Anwendungen, wie z. B. Mobiltelefonen, eingesetzt werden kann, weil die vorliegende Erfindung einen Sensor für schwach-magnetische Felder bereitstellen kann, der miniaturisiert ist und nur wenig elektrische Energie verbraucht.

Claims

Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten mit: einer ersten Basisleiterplatte (10), die an ihren beiden Oberflächen mit ersten Treibermustern (2) dergestalt ausgebildet ist, dass die beiden ersten Treibermuster (2) elektrisch miteinander verbunden und jeweils einem Schaltkreis zugeordnet sind; einem Paar erster Schichtleiterplatten (20), die auf beiden Oberflächen der ersten Basisleiterplatte (10) geschichtet sind und die mit magnetischen Schichten (1) ausgebildet sind, die parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Treibermustern (2) liegen; und einem Paar zweiter Schichtleiterplatten (30), die auf den der Basisleiterplatte (10) abgewandten Oberflächen des Paares der ersten Schichtleiterplatten (20) geschichtet sind und die zweiten Treibermuster (3) aufweisen, die elektrisch mit den ersten Treibermustern (2) der ersten Basisplatte (10) verbunden sind, um die magnetischen Schichten (1) zu umgeben, und senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) zu sein, und Abnehmermuster (4) aufweisen, die die ersten und zweiten Treibermuster (2, 3) umgeben und senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) sind, wobei die Treibermuster (2, 3) als Spulen die magnetischen Schichten (1) umgeben.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem die erste Basisleiterplatte (10) aus CCL (Copper Clad Laminate) besteht.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem das Material der magnetischen Schicht (1) aus einer Gruppe bestehend aus amorphem Metall, Permalloy und Supermalloy ausgewählt ist.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem die mit einem Muster versehene magnetische Schicht (1) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Paar paralleler, magnetischer Bänder mit einem Zwischenraum, einem einzelnen magnetischen Band und einem rechtwinkligen magnetischen Streifen besteht.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem die beiden mit einem Muster versehenen magnetischen Schichten (1) in einer Bandform ausgebildet und angeordnet sind, um parallel zueinander in der gleichen Richtung zu verlaufen und bei dem die ersten und zweiten Treibermuster (2, 3) und die Abnehmermuster (4) senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) orientiert sind.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem die zweiten Treibermuster (3) und die Abnehmermuster (4), die auf der gleichen Oberfläche ausgebildet sind, aus einer Vielzahl paralleler, gerader Musterlinien bestehen, die abwechselnd angeordnet sind, wobei die Abnehmermuster (4) länger als die Treibermuster (3) sind.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 1, bei dem die erste Basisleiterplatte (10) mit ersten Durchgangslöchern (5) dergestalt ausgebildet ist, dass die ersten Treibermuster (2), die auf beiden Seiten der ersten Schichtleiterplatte (20) ausgebildet sind, elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Schichtleiterplatten (20, 30) mit zweiten Durchgangslöchern (6) dergestalt ausgebildet sind, dass die ersten und zweiten Treibermuster (2, 3) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die erste Basisleiterplatte (10) und die ersten und zweiten Schichtleiterplatten (20, 30) mit Durchgangslöchern (7) dergestalt versehen sind, dass die beiden Abnehmermuster (4) elektrisch miteinander verbunden sind.
Sensor für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 6, bei dem die Musterlinien der beiden Abnehmermuster (4) elektrisch miteinander in einer Zickzackform durch die Durchgangslöcher (7) verbunden sind, um eine Spule zu bilden, die aus einer einzigen Leitung besteht, die um die Treibermuster (2, 3) herumgewunden ist.
Sensor für schwach magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten, der durch Anordnung zweier Sensoren für schwach magnetische Felder nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gebildet ist, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind und in einer Ebene liegen, die parallel zu der ersten Basisleiterplatte (10), dem Paar erster Schichtleiterplatten (20) und dem Paar zweiter Schichtleiterplatten (30) beider Sensoren verläuft, wobei die beiden Sensoren für schwach-magnetische Felder aneinander angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Sensors für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten mit den Schritten: Bilden erster Treibermuster (2) auf beiden Oberflächen einer ersten Basisleiterplatte (10) durch Ausbilden erster Durchgangslöcher (5) in der ersten Basisleiterplatte (10), um die beiden jeweils einem Schaltkreis zugeordneten Treibermuster (2) miteinander zu verbinden, gefolgt durch Beschichten der Durchgangslöcher, Belichten und Ätzen; Schichten erster Schichtleiterplatten (20) durch Schichten und Verpressen zweiter Basisschichten (22) und magnetischer Schichten (1), die senkrecht zu den ersten Treibermustern (2) sind, auf beiden Oberflächen der ersten Basisleiterplatte (10), gefolgt von Belichten, Entwickeln und Ätzen; Schichten zweiter Schichtleiterplatten (30) durch Aufschichten und Verpressen zweiter Basisschichten (22) und leitender Schichten auf beiden Oberflächen der ersten Schichtleiterplatte (20); Bilden zweiter Durchgangslöcher (6) in den ersten und zweiten Schichtleiterplatten (20, 30) und Bilden von Durchgangslöchern (7) in der ersten Basisleiterplatte (10) und den ersten und zweiten Schichtleiterplatten (20, 30); und Bereitstellen zweiter Treibermuster (3) auf den zweiten Schichtleiterplatten (30), um sie elektrisch mit den ersten Treibermustern (2) durch die zweiten Durchgangslöcher (6) zu verbinden und die magnetischen Schichten (1) zu umgeben, und senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) zu sein, und Bereitstellen von Abnehmermustern (4) auf den beiden zweiten Schichtleiterplatten (30), um sie elektrisch miteinander durch die Durchgangslöcher (7) zu verbinden und die ersten Treibermuster (2) zu umgeben, und senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) zu sein, durch Beschichten, Belichten, Entwickeln und Ätzen der zweiten Schichtleiterplatten (30).
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die magnetischen Schichten in Bandform ausgebildet sind und vor dem Schritt des Schichtens der ersten Schichtleiterplatte (20) der Schritt durchgeführt wird, dass eine vorläufige Schichtung ausgeführt wird, um zu ermöglichen, dass die bandförmigen, magnetischen Schichten (1) in vorbestimmten Positionen auf den zweiten Basisschichten (22) geschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die erste Basisschicht und die zweite Basisschicht (22) Prepregs umfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Prepreg (22) aus einer Gruppe, bestehend aus FR-4, FR-4 mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg) und Bismaleimide-Triazine (BT), Epoxyharz ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Abnehmermusters (4) das elektrische Verbinden der Musterlinien der beiden Abnehmermuster (4) miteinander in einer Zickzackform durch Durchgangslöcher (7) umfasst, um eine Spule zu bilden, die aus einer einzelnen Leitung besteht, die die Treibermuster (2, 3) umgibt.
Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik gedruckter Leiterplatten mit einem zweiten Treibermuster (3) und Abnehmermustern (4) als erste Schicht, einer magnetischen Schicht (1) als zweite Schicht, einem ersten Treibermuster (2) als dritte Schicht, einem ersten Treibermuster (2) als vierte Schicht, einer magnetischen Schicht (1) als fünfte Schicht und einem zweiten Treibermuster (3) und einem Abnehmermuster (4) als sechste Schicht, geschichtet von oben nach unten in dieser Reihenfolge, wobei die ersten und zweiten Treibermuster (2, 3) und die Abnehmermuster (4) senkrecht zu den magnetischen Schichten (1) ausgebildet sind.
Sensor für schwach-magnetische Felder unter Verwendung der Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten, der durch Anordnung zweier Sensoren für schwach-magnetische Felder nach Anspruch 15 gebildet ist, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind und in einer Ebene liegen, die parallel zu der ersten Basisplatte (10), dem Paar erster geschichteter Leiterplatten (20) und dem Paar zweiter geschichteter Leiterplatten (30) beider Sensoren verläuft, wobei die beiden Sensoren für schwach-magnetische Felder aneinander angeordnet sind.