專利名稱：曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的傳感器，具體是一種曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳 感器。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，在汽車電子、機(jī)器人技術(shù)、生物工程、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域 需要一些小型的、高性能、高靈敏度且響應(yīng)速度快的磁敏傳感器來檢測(cè)相關(guān)參數(shù)，如磁場(chǎng)、 轉(zhuǎn)速、速度、位移、角度、扭矩等。目前市場(chǎng)上流行的幾種磁敏傳感器主要有霍爾效應(yīng)( Hall)傳感器、各向異性(AMR)磁敏傳感器和巨磁電阻(GMR)傳感器?；魻栃?yīng)(Hall) 傳感器雖然是目前應(yīng)用最為廣泛的磁敏傳感器，但其輸出信號(hào)弱，溫度穩(wěn)定性差，靈敏度低 ;各向異性(AMR)磁敏傳感器的磁阻變化率大小只有2%-4%，其磁場(chǎng)靈敏度小于P/。/0e;巨 磁電阻(GMR)傳感器的磁阻變化率雖然可以達(dá)到80%以上，可獲得較高信號(hào)輸出，但其磁場(chǎng) 靈敏度只能達(dá)到1%-2%/Oe 。
研究發(fā)現(xiàn)，軟磁材料在很小直流磁場(chǎng)作用下能產(chǎn)生巨磁阻抗效應(yīng)，即磁場(chǎng)的微小變化能 夠會(huì)引起軟磁材料交流阻抗巨大變化。利用軟磁材料制作巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其磁場(chǎng)靈敏 度可達(dá)2%-300%/06，比AMR傳感器和GMR傳感器高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，是霍爾效應(yīng)傳感器的 10-100倍，而且巨磁阻抗效應(yīng)傳感器還具有響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于交通 運(yùn)輸、自動(dòng)控制、航空航天、生物工程等各個(gè)領(lǐng)域。
經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，Z. Zhou等人在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》( IEEE磁學(xué)匯刊，2008年44期2252-2254)發(fā)表了 "Perpendicular GMI effect in meander NiFe and NiFe/Cu/NiFe film"(曲折結(jié)構(gòu)NiFe和NiFe/Cu/NiFe薄膜中垂直GMI效應(yīng)) 一文 ，該文公開了一種曲折結(jié)構(gòu)NiFe/Cu/NiFe多層膜巨磁阻抗效應(yīng)磁場(chǎng)傳感器，該傳感器為3匝 曲折結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為4mm， NiFe和Cu層寬度分別為700和400ym，線條間距為100ym，最大阻抗 變化率為13.0%，該傳感器線寬和間距過大，導(dǎo)致線條間電磁偶合效應(yīng)不強(qiáng)，阻抗變化率較 小，此外，該傳感器的引角為2個(gè)，測(cè)量性能參數(shù)不可調(diào)節(jié)，而且無法實(shí)現(xiàn)大面積非均勻磁 場(chǎng)的探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，提供一種曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，本發(fā)明阻抗變化率高，測(cè)量參數(shù)可調(diào)，能夠應(yīng)用于大面積非均勻磁場(chǎng)的探測(cè)。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明包括帶Si02層的硅襯底、軟磁多層膜和引腳，其中軟磁多層膜位于帶Si02層 的硅襯底上，引腳的一端與軟磁多層膜固定連接，另一端固定于帶有Si02層的硅襯底上，軟
磁多層膜為方波形的曲折多匝結(jié)構(gòu)，其匝數(shù)為10匝，匝間距離為60um，峰-峰值為5mm，所 述引腳的個(gè)數(shù)為21個(gè)。
所述的軟磁多層膜包括銅層和軟磁薄膜層，其中銅層位于軟磁薄膜層內(nèi)部，軟磁薄
膜層的寬度為200um，銅層4的寬度為120ym。
所述的引腳位于軟磁多層膜的上、下兩端并與銅層固定連接。 所述銅層上側(cè)的軟磁薄膜與銅層下側(cè)的軟磁薄膜厚度相同，為l y m-3 y m。 所述銅層的厚度為l u m-3 y m。
所述軟磁薄膜層為Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的組分比率為82呢。
本發(fā)明的軟磁多層膜采用10匝的方波形曲折結(jié)構(gòu)，通過將匝間距離減小為60um，增加 了軟磁多層膜的電磁偶合效應(yīng)，提高了傳感器的阻抗變化率；將引腳個(gè)數(shù)增加至21個(gè)，可以 通過改變不同引腳之間的配對(duì)組合調(diào)節(jié)軟磁多層膜的匝數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)傳感器的測(cè)量參數(shù)，如 靈敏度和阻抗變化率等，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)不同位置的多個(gè)區(qū)域磁場(chǎng)測(cè)量，使傳感器能夠應(yīng)用于 大面積非均勻磁場(chǎng)的探測(cè)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量參數(shù)可調(diào)，磁場(chǎng)靈敏高度，阻抗變化率大， 可應(yīng)用于大面積非均勻磁場(chǎng)的探測(cè)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn) 行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括帶Si02層的硅襯底l、軟磁多層膜2和引腳3，其中 軟磁多層膜2位于帶Si02層的硅襯底上l，引腳3的一端與軟磁多層膜2固定連接，另一端固定 于帶有Si02層的硅襯底l上，軟磁多層膜2為方波形的曲折多匝結(jié)構(gòu)，其匝數(shù)為10匝，匝間距 離為60ym，峰-峰值為5mm，引腳3的個(gè)數(shù)為21個(gè)。
4所述的軟磁多層膜2包括銅層4和軟磁薄膜層5，其中銅層4位于軟磁薄膜層5內(nèi)部，
軟磁薄膜層5的寬度為200 y m，銅層4的寬度為120 y m。
所述的引腳3位于軟磁多層膜2的上、下兩端并與銅層4固定連接。所述銅層4的厚度為2ym。
所述銅層4上側(cè)的軟磁薄膜與銅層4下側(cè)的軟磁薄膜厚度相同，為2 y m。所述軟磁薄膜層5為Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的組分比率為82呢。本實(shí)施例的軟磁多層膜2采用10匝的方波形曲折結(jié)構(gòu)，通過將匝間距離減小為60um，提高了巨磁阻抗效應(yīng)，阻抗變化率可以達(dá)到140 %，最大磁場(chǎng)靈敏度可以達(dá)到12。/。/0e，遠(yuǎn)高于AMR和GMR傳感器的磁場(chǎng)靈敏度；此外，將引腳3的個(gè)數(shù)增加至21個(gè)，通過改變不同引腳3之間的配對(duì)組合，可以對(duì)傳感器的測(cè)量參數(shù)如靈敏度和阻抗變化率等進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)不同位置的多個(gè)區(qū)域磁場(chǎng)測(cè)量，使傳感器可以應(yīng)用于大面積非均勻磁場(chǎng)的探測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，包括帶SiO2層的硅襯底、軟磁多層膜和引腳，其中軟磁多層膜為方波形的曲折多匝結(jié)構(gòu)，并位于帶SiO2層的硅襯底上，引腳的一端與軟磁多層膜固定連接，另一端固定于帶有SiO2層的硅襯底上，其特征在于，軟磁多層膜的匝數(shù)為10匝，匝間距離為60μm，峰-峰值為5mm，引腳的個(gè)數(shù)為21個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其特征是，所述的軟磁多層膜包括銅層和軟磁薄膜層，其中銅層位于軟磁薄膜層內(nèi)部，軟磁薄膜層的寬度為200ym，銅層的寬度為120ym。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其特征 是，所述的引腳位于軟磁多層膜的上、下兩端并與銅層固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其特征 是，所述銅層上側(cè)的軟磁薄膜與銅層下側(cè)的軟磁薄膜厚度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其特征 是，所述銅層的厚度為lym-3um。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，其特征 是，所述軟磁薄膜層為Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的組分比率為82呢。
全文摘要
一種曲折多匝結(jié)構(gòu)巨磁阻抗效應(yīng)傳感器，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括帶SiO₂層的硅襯底、軟磁多層膜和引腳，其中軟磁多層膜位于帶SiO₂層的硅襯底上，引腳的一端與軟磁多層膜固定連接，另一端固定于帶有SiO₂層的硅襯底上，軟磁多層膜為方波形的曲折多匝結(jié)構(gòu)，其匝數(shù)為10匝，匝間距離為60μm，峰-峰值為5mm，所述引腳的個(gè)數(shù)為21個(gè)。本發(fā)明測(cè)量參數(shù)可調(diào)、磁場(chǎng)靈敏高度、阻抗變化率大、可應(yīng)用于大面積非均勻磁場(chǎng)的探測(cè)。
文檔編號(hào)G01R33/09GK101644748SQ20091030753
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者文 丁, 勇 周, 周志敏, 磊 陳, 沖 雷 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)