科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

由霍尔元件构成的磁传感器(或霍尔磁传感器)在很多领域发挥着重要作用，例如在消费电子、工业自动化、汽车电子、医生卫生系统等。随着应用技术的发展，对于霍尔磁传感器也提出了更高的要求，不再是传统的在一维方向上进行磁场检测，而是期望能在三维方向上进行磁场检测，也就是同时在空间的三个相互正交的方向上检测磁场，从而确定该磁场的大小和方向。一种实现在三维空间中检测磁场的霍尔磁传感器是采用三块霍尔元件单元在感应单元外部进行正交的拼装，其中霍尔元件是以gaas为基底的霍尔传感器，由此实现在xyz三个正交方向上进行磁场感测。然而，这样的组件在结构上存在体积较大的不足，不利于实现集成化。

需解决的主要技术难题

1、研发一种能够解决占用空间大、集成度低的3d霍尔磁传感器；

2、解决100个单轴(或3轴)霍尔芯片矩阵按尺寸要求排列，可以是单体组合，最理想是同一块基板上生成，各个芯片一致性要，最后加上分选传输芯片，然后封装成所要求尺寸的一个探头形状，涉及到芯片设计、工艺、试验、封装等方面，最后提交的是一个封装好的探头及用于正式生产的全套资料，包括接口与传输协议说明等。 

期望实现的主要技术目标

1、一维阵列霍尔元件等间距排列，左右间距（含元件）：≤0.1mm，极限＜0.2mm，偏差≤0.01mm；2、霍尔元件数量：100个；3、霍尔元件测量中心点偏差：上下前后偏差≤0.01mm；4、各霍尔元件测量偏差：≤1mT；5、霍尔元件测量分辨率：0.01mT；6、最大测量范围：±500mT；7、最终封装尺寸：不大于12x6x8；8、测量采样率：≥1M/S；9、带温度传感功能。

需求解析

解析单位：“科创中国”稀土永磁与风电产学融合会议（中国稀土学会、 包头稀土研究院） 解析时间：2023-11-03

石杰

中国稀土学会

副秘书长

综合评价

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器技术，用于测量物体在三个方向上的磁场强度。3D霍尔传感器通过在三个方向上放置三个独立的霍尔元件，可以同时测量物体在X、Y和Z轴方向上的磁场强度，从而实现对物体的三维磁场感知。这种传感器常用于磁场导航、姿态控制、手势识别等应用中。该技术需求希望可以提供一种能够解决占用空间大、集成度低的3d霍尔磁传感器。目前市场上存在此类型发明专利研究，苏州矩阵光电有限公司，3D霍尔磁传感器的专利可以解决此项技术需求。

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解析单位：浙江省宁波市 解析时间：2023-09-28

干宁

宁波大学

教授

综合评价

该研发通过将化合物半导体薄膜转移至可弯折的例如Cu基板或柔性基板上后完成霍尔元件的制作及相应的电路布置，再制作3D框架并将布置在3个正交方向上的3颗霍尔元件打线连接后直接注塑，大幅改善原先磁场感应集成化弱及工艺复杂问题，将3个不同方向上的霍尔元件芯片集成于一个塑封体中，可适用于空间更小应用领域。

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处理进度