专利名称：曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测量技术领域的传感器，具体是一种曲折多匝结构巨磁阻抗效应传 感器。
背景技术：
随着微电子技术的迅速发展，在汽车电子、机器人技术、生物工程、自动化控制等领域 需要一些小型的、高性能、高灵敏度且响应速度快的磁敏传感器来检测相关参数，如磁场、 转速、速度、位移、角度、扭矩等。目前市场上流行的几种磁敏传感器主要有霍尔效应( Hall)传感器、各向异性(AMR)磁敏传感器和巨磁电阻(GMR)传感器。霍尔效应(Hall) 传感器虽然是目前应用最为广泛的磁敏传感器，但其输出信号弱，温度稳定性差，灵敏度低 ;各向异性(AMR)磁敏传感器的磁阻变化率大小只有2%-4%，其磁场灵敏度小于P/。/0e;巨 磁电阻(GMR)传感器的磁阻变化率虽然可以达到80%以上，可获得较高信号输出，但其磁场 灵敏度只能达到1%-2%/Oe 。
研究发现，软磁材料在很小直流磁场作用下能产生巨磁阻抗效应，即磁场的微小变化能 够会引起软磁材料交流阻抗巨大变化。利用软磁材料制作巨磁阻抗效应传感器，其磁场灵敏 度可达2%-300%/06，比AMR传感器和GMR传感器高1到2个数量级，是霍尔效应传感器的 10-100倍，而且巨磁阻抗效应传感器还具有响应速度快、体积小等优点，可广泛应用于交通 运输、自动控制、航空航天、生物工程等各个领域。
经过对现有相关技术检索发现，Z. Zhou等人在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》( IEEE磁学汇刊，2008年44期2252-2254)发表了 "Perpendicular GMI effect in meander NiFe and NiFe/Cu/NiFe film"(曲折结构NiFe和NiFe/Cu/NiFe薄膜中垂直GMI效应) 一文 ，该文公开了一种曲折结构NiFe/Cu/NiFe多层膜巨磁阻抗效应磁场传感器，该传感器为3匝 曲折结构，长度为4mm， NiFe和Cu层宽度分别为700和400ym，线条间距为100ym，最大阻抗 变化率为13.0%，该传感器线宽和间距过大，导致线条间电磁偶合效应不强，阻抗变化率较 小，此外，该传感器的引角为2个，测量性能参数不可调节，而且无法实现大面积非均匀磁 场的探测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，本发明阻抗变化率高，测量参数可调，能够应用于大面积非均匀磁场的探测。 本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括带Si02层的硅衬底、软磁多层膜和引脚，其中软磁多层膜位于带Si02层 的硅衬底上，引脚的一端与软磁多层膜固定连接，另一端固定于带有Si02层的硅衬底上，软
磁多层膜为方波形的曲折多匝结构，其匝数为10匝，匝间距离为60um，峰-峰值为5mm，所 述引脚的个数为21个。
所述的软磁多层膜包括铜层和软磁薄膜层，其中铜层位于软磁薄膜层内部，软磁薄
膜层的宽度为200um，铜层4的宽度为120ym。
所述的引脚位于软磁多层膜的上、下两端并与铜层固定连接。 所述铜层上侧的软磁薄膜与铜层下侧的软磁薄膜厚度相同，为l y m-3 y m。 所述铜层的厚度为l u m-3 y m。
所述软磁薄膜层为Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的组分比率为82呢。
本发明的软磁多层膜采用10匝的方波形曲折结构，通过将匝间距离减小为60um，增加 了软磁多层膜的电磁偶合效应，提高了传感器的阻抗变化率；将引脚个数增加至21个，可以 通过改变不同引脚之间的配对组合调节软磁多层膜的匝数，进而调节传感器的测量参数，如 灵敏度和阻抗变化率等，同时还能实现不同位置的多个区域磁场测量，使传感器能够应用于 大面积非均匀磁场的探测。
与现有技术相比，本发明的优点在于测量参数可调，磁场灵敏高度，阻抗变化率大， 可应用于大面积非均匀磁场的探测。
图l是本发明的结构示意图； 图2是本发明的剖面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进 行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
如图1和图2所示，本实施例包括带Si02层的硅衬底l、软磁多层膜2和引脚3，其中 软磁多层膜2位于带Si02层的硅衬底上l，引脚3的一端与软磁多层膜2固定连接，另一端固定 于带有Si02层的硅衬底l上，软磁多层膜2为方波形的曲折多匝结构，其匝数为10匝，匝间距 离为60ym，峰-峰值为5mm，引脚3的个数为21个。
4所述的软磁多层膜2包括铜层4和软磁薄膜层5，其中铜层4位于软磁薄膜层5内部，
软磁薄膜层5的宽度为200 y m，铜层4的宽度为120 y m。
所述的引脚3位于软磁多层膜2的上、下两端并与铜层4固定连接。所述铜层4的厚度为2ym。
所述铜层4上侧的软磁薄膜与铜层4下侧的软磁薄膜厚度相同，为2 y m。所述软磁薄膜层5为Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的组分比率为82呢。本实施例的软磁多层膜2采用10匝的方波形曲折结构，通过将匝间距离减小为60um，提高了巨磁阻抗效应，阻抗变化率可以达到140 %，最大磁场灵敏度可以达到12。/。/0e，远高于AMR和GMR传感器的磁场灵敏度；此外，将引脚3的个数增加至21个，通过改变不同引脚3之间的配对组合，可以对传感器的测量参数如灵敏度和阻抗变化率等进行调节，同时还能实现不同位置的多个区域磁场测量，使传感器可以应用于大面积非均匀磁场的探测。
权利要求
1.一种曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，包括带SiO2层的硅衬底、软磁多层膜和引脚，其中软磁多层膜为方波形的曲折多匝结构，并位于带SiO2层的硅衬底上，引脚的一端与软磁多层膜固定连接，另一端固定于带有SiO2层的硅衬底上，其特征在于，软磁多层膜的匝数为10匝，匝间距离为60μm，峰-峰值为5mm，引脚的个数为21个。
2.根据权利要求l所述的曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，其特征是，所述的软磁多层膜包括铜层和软磁薄膜层，其中铜层位于软磁薄膜层内部，软磁薄膜层的宽度为200ym，铜层的宽度为120ym。
3.根据权利要求l所述的曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，其特征 是，所述的引脚位于软磁多层膜的上、下两端并与铜层固定连接。
4.根据权利要求2所述的曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，其特征 是，所述铜层上侧的软磁薄膜与铜层下侧的软磁薄膜厚度相同。
5.根据权利要求2所述的曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，其特征 是，所述铜层的厚度为lym-3um。
6.根据权利要求2所述的曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，其特征 是，所述软磁薄膜层为Ni-Fe混合材料制成，其中Ni元素所占的组分比率为82呢。
全文摘要
一种曲折多匝结构巨磁阻抗效应传感器，属于测量技术领域。本发明包括带SiO<sub>2</sub>层的硅衬底、软磁多层膜和引脚，其中软磁多层膜位于带SiO<sub>2</sub>层的硅衬底上，引脚的一端与软磁多层膜固定连接，另一端固定于带有SiO<sub>2</sub>层的硅衬底上，软磁多层膜为方波形的曲折多匝结构，其匝数为10匝，匝间距离为60μm，峰-峰值为5mm，所述引脚的个数为21个。本发明测量参数可调、磁场灵敏高度、阻抗变化率大、可应用于大面积非均匀磁场的探测。
文档编号G01R33/09GK101644748SQ20091030753
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者文 丁, 勇 周, 周志敏, 磊 陈, 冲 雷 申请人:上海交通大学