技术领域
[0001] 本发明实施例涉及旋转角度测量领域，尤其涉及一种磁编码器芯片。
相关背景技术
[0002] 目前用于高性能角度测量的旋转编码器解决方案主要为光电式和磁电式两种，其中采用光电式原理的光编码器相对磁编码器测量精度高，但抗恶劣环境干扰能力较差，由灰尘造成的光路遮挡对测量精度影响极大；磁编码器原理为磁场测量，对恶劣环境具有优秀的抵抗能力，但测量精度受敏感元件自身信号-角度相关性以及器件排布影响带来角度误差，自身精度低于光编码器。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0026] 图1是本发明实施例提供的一种磁编码器芯片的结构示意图，可用于检测旋转磁场，参见图1，本发明实施例提供的磁编码器芯片包括：晶圆基板202、3个或6个扇形磁阻群101(图1仅示出3个扇形磁阻群101)和多个引线焊盘201；每个扇形磁阻群101的扇形圆心角
111为60°，所有扇形磁阻群101沿同一扇形圆心113等角度均匀分布在晶圆基板202上且互不交叠；每个扇形磁阻群101包括n行圆弧形磁阻段102，圆弧形磁阻段102的圆心与扇形圆心113相同，每行圆弧形磁阻段102包括m个磁阻单元103，其中，m和n均为自然数且m×n＝
35；每行圆弧形磁阻段102中相邻两个磁阻单元103的几何中心与扇形圆心113构成的圆心角为 在各行圆弧形磁阻段102中排位相同的磁阻单元103与扇形圆心113形成n条相交于扇形圆心113的连线，相邻两条连线之间的夹角为 且任意两个夹角不相等，其中，1≤a≤n-1，且a为自然数(图1未示出，详见下文图4相关内容)；多个引线焊盘201，引线焊盘201与扇形磁阻群101位于晶圆基板202的同一表面，扇形磁阻群101与引线焊盘201通过连接引线连接(图1未示出)。
[0027] 如图1所示，磁编码器芯片包含3个扇形磁阻群101，每个扇形磁阻群101的扇形圆心角111为60°，3个扇形磁阻群101沿扇形圆心113间隔120°均匀分布在晶圆基板202上，每个扇形磁阻群101包含5行圆弧形磁阻段102，每行圆弧形磁阻段102包含7个磁阻单元103，每行圆弧形磁阻段102内的磁阻单元103位于同一圆弧上，每行圆弧形磁阻段102中相邻两个磁阻单元103的几何中心与扇形圆心113构成的圆心角为12°，各行圆弧形磁阻段102类似层错叠瓦状地错位排布(下文详述)。扇形磁阻群101与引线焊盘201均位于晶圆基板202同侧表面，扇形磁阻群101中的磁阻单元103串行连接，3个扇形磁阻群101的信号独立输出。如此设置，可以将由于磁阻单元103本征谐波误差及器件排布谐波误差消除，有效提高位置或角度检测精度。
[0028] 除图1所示结构以外，图2是本发明实施例提供的另一种磁编码器芯片的结构示意图，仅示出了扇形磁阻群101的结构，其余结构请参见图1。参见图2，磁编码器芯片包含6个扇形磁阻群101，每个扇形磁阻群101的扇形圆心角111为60°，6个扇形磁阻群101沿扇形圆心113均匀分布在晶圆基板202上。6个扇形磁阻群101中相对180°的扇形磁阻群101串联，3对扇形磁阻群101的信号独立输出，如此可以提高信号强度。可选的，3个或3对扇形磁阻群101的输出信号采用差分输出的方式输出。
[0029] 进一步的，图1和图2仅以每个扇形磁阻群101包含5行圆弧形磁阻段102，每行圆弧形磁阻段102包含7个磁阻单元103为例进行示意，图3是本发明实施例提供的另一种扇形磁阻群的结构示意图，参见图3，在其他实施方式中，还可以每个扇形磁阻群101包含7行圆弧形磁阻段102，每行圆弧形磁阻段102包含5个磁阻单元103，并且各行圆弧形磁阻段102类似层错叠瓦状的方式进行错位排布，本发明实施例对此不作限定。
[0030] 下面对扇形磁阻群101内磁阻单元103的排布方式做详细说明。示例性的，图4是本发明实施例提供的一种扇形磁阻群内磁阻单元的排布方式示意图，参见图4，扇形磁阻群101的扇形圆心角111为60°，每行圆弧形磁阻段102中相邻两个磁阻单元103的几何中心与扇形圆心113构成的圆心角为 (m＝7)。在各行圆弧形磁阻段102中排位相同的磁阻单元
103与扇形圆心113形成n(n＝5)条相交于扇形圆心113的连线(如图4中虚线所示)，相邻两条连线之间的夹角112为 且任意两个夹角112不相等，其中，1≤a≤n-1，且a为自然数。
[0031] 以图4为例，上述“在各行圆弧形磁阻段102中排位相同的磁阻单元103”具体是指，沿同一方向对各行圆弧形磁阻段102中的磁阻单元103进行排位，位于相同排位的磁阻单元103。如图4所示，从左到右进行排位，5行圆弧形磁阻段102中位于第一位的磁阻单元103分别与扇形圆心113形成5条相交于扇形圆形113的连线，相邻两条连线构成4个夹角112，每个夹角112的角度各不相同，具体分别为 该4个夹角112可
为该4个角度值中的任意一个，只要保证4个夹角的角度均不同即可。
[0032] 需要说明的是，图4仅以各行扇形磁阻段顺次(如从内向外)错位排布为例进行示意，此排布方式并非限定，图5是本发明实施例提供的另一种扇形磁阻群101内磁阻单元103的排布方式示意图，参见图5，在其他实施方式中，各行扇形磁阻段还可以随机错位排布，本发明实施例对此不作限定。
[0033] 总的来说，各行圆弧形磁阻段102以不同的角度错位排布具体表现为n条连线形成的n-1个夹角112各不相同，分别为 错位的角度即上述夹角112，该错位排布的方式类似层错叠瓦状排布。需要说明的是，该n-1个夹角可以为该n-
1个角度值中的任意一个，只要保证n-1个夹角的角度均不同即可。
[0034] 本发明实施例提供的磁编码器芯片，通过在晶圆基板设置3个或6个按照如下方式排列的扇形磁阻群：扇形磁阻群内的磁阻单元排列为n行圆弧形磁阻段，每行圆弧形磁阻段中的m个磁阻单元等角度均匀分布，各行圆弧形磁阻段以不同的角度错位排布(类似层错叠瓦状排布)，从而可以利用错位排布的各段磁阻单元对目标区间旋转梯度磁场的原生输出信号的相位及幅值差异，将由于磁阻单元本征谐波误差及器件排布谐波误差消除，有效提高位置或角度检测精度。
[0035] 继续参见图1和图2，可选的，每个扇形磁阻群101中的磁阻单元103的排布方式一致。如此设置，可以保证检测信号的准确性，提高检测精度。
[0036] 可选的，磁阻单元103为各向异性磁阻、巨磁阻或隧道结磁阻中的任一种。
[0037] 磁阻单元103采用以上磁阻元件，可以保证磁敏感元件的高灵敏度以及低功耗特性，进一步提高磁编码器芯片的性能和检测精度。
[0038] 可选的，引线焊盘201由非磁性金属构成。如此设置，可以避免引入磁场干扰。
[0039] 图6是本发明实施例提供的又一种磁编码器芯片的结构示意图，参见图6，可选的，磁阻单元103之间填充绝缘材料204。具体的，如图6所示，绝缘材料204可以覆盖所有的磁阻单元103，如此设置，可以保护磁编码器芯片的电气性能。
[0040] 继续参见图6，可选的，磁编码器芯片还包括封装壳体203；晶圆基板202、扇形磁阻群101以及引线焊盘201均位于封装壳体203内。如此设置，可以利用封装壳体203保护磁编码器芯片的结构性能。
[0041] 进一步可选的，封装壳体203的材料为无磁性材料。如此设置，可以避免引入磁场干扰。
[0042] 图7是本发明实施例提供的一种磁阻单元的灵敏度方向示意图，图8是本发明实施例提供的另一种磁阻单元的灵敏度方向示意图。参见图7或图8，可选的，磁阻单元103的灵敏度方向104均为磁阻单元103指向扇形圆心113的方向(如图7)，或均为垂直于晶圆基板202所在平面的方向(如图8)。
[0043] 当磁阻单元103的灵敏度方向104均为磁阻单元103指向扇形圆心113的方向时，可以保证沿扇形圆心113旋转测量的环境下，各磁阻单元103在扇形磁阻群101所在平面内的等效灵敏度变化一致。
[0044] 当磁阻单元103的灵敏度方向104均为垂直于晶圆基板202所在平面的方向时，可以保证沿扇形圆心113旋转测量的环境下，各磁阻单元103在垂直于晶圆基板202表面的等效灵敏度相对变化一致。本领域技术人员可择一设置，本发明实施例对此不作限定。
[0045] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
