专利名称：汽车电子油门位置传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器
背景技术：
电子元器件越来越多地用于人们的日常生活之中。为了满足人们的各种需求，其中包括传统的机械行业产品也开始使用大量的电子元器件对产品进行改进，同样的，大量的电子元器件使用于汽车制造业中，汽车传感器将汽车运行的各种信息转换成电信号输入给汽车电控单元，从而对汽车进行反馈控制。汽车电子油门踏板位置传感器属于位置传感器。位置传感器用以检测机械元件的位移和角度，其随着机械元件的位置变化产生一个随之变化的电信号，在众多汽车零部件中，位置传感器非常重要。在过去几年中，hall型位置传感器逐步发展。汽车电子油门位置传感器也逐渐使用hall式代替原有的接触式位置传感器。当汽车驾驶者踩踏电子油门时，由机械传动机构带动传感器内转动轴转动，从而使磁钢转动，引起磁场变化，巨磁阻芯片感应磁场变化，从而产生所需的控制信号。但是这种传感器中磁钢的固定以及装配工艺复杂，与巨磁阻芯片的对准较难，且磁钢的成本较高，这些都制约着此种hall型位置传感器的发展。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器，从而解决现有传感器使用磁钢和磁钢基座出现的定位困难，定位精度不高的问题。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案本发明提供的电子油门踏板位置传感器，是一种基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器，其结构是在防爆外壳的内部，自上而下依次是自旋阀巨磁阻、PCB板、 芯架、径向充磁磁性薄膜和旋转轴；其中，旋转轴位于芯架的内腔中，该旋转轴的顶面镀有径向充磁磁性薄膜。所述径向充磁磁性薄膜为以陶瓷为衬底材料上的缓冲层、永磁薄膜及保护层的自下而上排列的叠层结构，其中永磁薄膜为铝镍薄膜，缓冲层为Cr材料制成的膜体，保护层为SiO2薄膜。所述永磁薄膜的厚度可以为5nm 500nm。所述缓冲层的厚度可以为5nm 50 μ m。所述保护层的厚度可以为Inm 5μπι。所述径向充磁磁性薄膜可以由以下方法制成先将陶瓷衬底清洗干燥；再将掩膜板覆盖于陶瓷材料衬底表面压紧，在真空度> ι χ IO-4Pa时，加热陶瓷材料衬底至200 400°C，工作气压为0. 2 2Pa ；—步步通过磁控溅射法生长Cr材料缓冲层，铝镍永磁薄膜并保温1小时；接着升温至550 780°C进行二次退火；冷却至室温时生长SiO2薄膜保护层；最后利用充磁机对S^2薄膜保护层充磁。所述芯架，其外部可以呈阶梯形状的圆台，其内部设有用于容纳和支撑旋转轴的空腔。所述旋转轴可以为帽状轴，由圆台体和与之底部连为一体的圆柱体构成，材质为陶瓷或磁钢材料。本发明与现有现有技术相比具有以下主要的优点1.结构简单，安装方便。把磁钢和磁钢底座做成一个整体，易于安装定位。2.磁性薄膜介质具有体积小、磁场强度大、磁场方向性好、输出信号稳定。永磁薄膜为铝镍薄膜，厚度可选范围介于5nm 500nm之间，巨磁阻检测的是平行方向的磁场，不能检测垂直方向的磁场，故磁场方向性较好，且该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器的灵敏度，而且通过选择薄膜厚度和线宽可以对其灵敏度进行调节。


图1为本发明的结构示意图。图2是图1的立体图。图中1.自旋阀巨磁阻；2. PCB板；3.芯架；4.径向充磁磁性薄膜；5.旋转轴； 6.防爆外壳。
具体实施例方式本发明在传统电子油门传感器的基础上，旋转轴5由圆台体和与之底部连为一体的圆柱体构成，整个外形为帽状，用陶瓷材料做成，再以陶瓷材料为衬底，在衬底表面生长制备缓冲层，从而在真空条件下采用溅射镀膜法在缓冲层镀上一层永磁薄膜和保护层，最后，采用充磁机对其径向充磁，由此构成基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感
ο下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。本发明提供的基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器，其结构如图1 和图2所示在防爆外壳6的内部，自上而下依次是自旋阀巨磁阻1、PCB板2、芯架3、径向充磁磁性薄膜4和旋转轴5。其中，旋转轴5位于芯架3的内腔中，该旋转轴的顶面镀有径向充磁磁性薄膜4。所述旋阀巨磁阻1可以采用英飞凌TLE5011型号的产品，或者其它型号的旋阀巨磁阻。所述PCB (印刷电路板)板2为信号采集和处理电路板，该电路板上装有巨磁阻感应芯片CPU电路。该电路输出电压信号或电流信号或CAN总线信号进入微处理器进行处理。 所述芯架3，其外部呈阶梯形状的圆台，其内部空腔用于容纳和支撑旋转轴5。所述径向充磁磁性薄膜4为以陶瓷为衬底材料上的缓冲层、永磁薄膜及保护层的叠层结构。其中，永磁薄膜为铝镍薄膜，厚度可选范围介于5nm 500nm之间；该缓冲层为Cr材料制成的膜体，厚度可选范围介于5nm 50 μ m之间；该保护层由S^2为膜体材料，厚度介于Inm 5 μ m。所述径向充磁磁性薄膜4的制备方法为首先将陶瓷衬底清洗干燥；然后将掩膜板覆盖于陶瓷材料衬底表面压紧，系统真空度优于ι χ IO-4Pa时，加热陶瓷材料衬底至 200 40(TC，工作气压为0. 2 2Pa ；—步步通过磁控溅射法生长Cr材料缓冲层，铝镍永磁薄膜并保温1小时；接着升温至阳0 780°C进行二次退火；冷却至室温时生长SiA薄膜保护层；最后利用充磁机对SW2薄膜保护层充磁。所述旋转轴5，其结构为由圆台体和与之底部连为一体的圆柱体构成，整个外形为帽状，用陶瓷材料做成。脚踩油门踏板时，该旋转轴可在芯架3内自由旋转。所述防爆外壳6由ABS树脂制成，用于保护整个汽车电子油门位置传感器。本发明提供的基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器，其工作过程是当汽车驾驶者踩踏电子油门时，由机械传动机构带动汽车电子油门位置传感器内的旋转轴5转动，从而使磁性薄膜转动，引起磁场变化，由PCB板2采集和处理后，使自旋阀巨磁阻1感应磁场变化，从而产生所需的控制信号送往ECU，ECU对该信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过线路送到伺服电动机继电器，伺服电动机驱动节气门执行机构，从而来控制节气门位置，达到控制车速的目的。
权利要求
1.一种电子油门踏板位置传感器，其特征是一种基于径向充磁磁性薄膜的汽车电子油门位置传感器，其结构是在防爆外壳(6)的内部，自上而下依次是自旋阀巨磁阻(1)、PCB 板(2)、芯架(3)、径向充磁磁性薄膜(4)和旋转轴(5)；其中，旋转轴(5)位于芯架(3)的内腔中，该旋转轴的顶面镀有径向充磁磁性薄膜(4 )。
2.根据权利要求1所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述径向充磁磁性薄膜(4)为以陶瓷为衬底材料上的缓冲层、永磁薄膜及保护层的自下而上排列的叠层结构，其中永磁薄膜为铝镍薄膜，缓冲层为 Cr材料制成的膜体，保护层为SO2薄膜。
3.根据权利要求2所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述永磁薄膜的厚度为 5nm 500nm 0
4.根据权利要求2所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述缓冲层的厚度为 5nm —50jum 0
5.根据权利要求2所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述保护层的厚度为Inm 5/Jm 0
6.根据权利要求2所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述径向充磁磁性薄膜(4)由以下方法制成先将陶瓷衬底清洗干燥；再将掩膜板覆盖于陶瓷材料衬底表面压紧，在真空度彡1Χ104Λ 时，加热陶瓷材料衬底至200 40CTC ,工作气压为0.2~2Ρα；一步步通过磁控溅射法生长O材料缓冲层，铝镍永磁薄膜并保温1小时；接着升温至 550~780'C进行二次退火；冷却至室温时生长SO2薄膜保护层；最后利用充磁机对SO2 薄膜保护层充磁。
7.根据权利要求1所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述芯架(3)，其外部呈阶梯形状的圆台，其内部设有用于容纳和支撑旋转轴(5 )的空腔。
8.根据权利要求1所述的电子油门踏板位置传感器，其特征是所述旋转轴(5)为帽状轴，由圆台体和与之底部连为一体的圆柱体构成，材质为陶瓷材料。
全文摘要
本发明涉及一种汽车电子油门踏板位置传感器，包括自旋阀巨磁阻1、PCB板2、芯架3、径向充磁磁性薄膜4、底座5和防爆外壳6。本发明采用径向充磁磁性薄膜代替磁钢，在传统电子油门传感器的基础上，把磁钢和磁钢底座做成一个整体底座，并且都采用陶瓷材料，再以陶瓷材料为衬底，在衬底表面生长制备缓冲层，在真空条件下采用溅射镀膜法在缓冲层镀上一层永磁薄膜和保护层并采用充磁机对其径向充磁。其可靠性高且易于安装固定、易于大批量生产，且磁性薄膜介质体积小、磁场强度大、磁场方向性好、设计简单。
文档编号G01D5/12GK102564466SQ20111038491
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者杨胜兵, 熊焱飞 申请人:武汉理工大学