一种推挽式x轴磁电阻传感器的制造方法_4

文档序号:9105734阅读:来源:国知局
r>[0156]挽臂集为:
[0157][G6.5, G5.5, G4.5, G3.5, G2.5, Gl.5]或[G-6.5, G-5.5, G-4.5, G-3.5, G-2.5,G-1.5];
[0158]其在构成推挽式X轴磁电阻传感器器的全桥结构时,其连接结构图如图18所示,其中推臂Push分别为推臂集合单元Gl,G2, G3, G4, G5, G6的串联连接和G-l,G-2, G-3, G-4, G-5, G-6的串联连接,挽臂Pull分别为挽臂集合单元Gl.5,G2.5,G3.5,G4.5,G5.5,G6.5 的串联连接,以及 G-1.5,G-2.5,G-3.5,G-4.5,G-5.5,G-6.5 的串联连接。
[0159]本实用新型所提出的第三种类型的推挽式X轴磁电阻传感器结构,即错列H形软磁通量集中器阵列,即为在第二种类型的推挽式X轴磁电阻传感器结构的基础上,其中的最左边和最右边的U形软磁通量集中器采用H软磁通量集中器来代替。
[0160]实施例四
[0161]图19为本实用新型所提出的基于第一种磁路结构,即错列U形软磁通量集中器阵列I所构成的推挽式X轴磁电阻传感器结构图,包括衬底6,以及位于衬底之上的错列U形软磁通量集中器阵列1,以及位于错列间隙中的推磁电阻传感单元串7,以及位于未错列间隙中的挽磁电阻传感单元串8,所述磁电阻传感单元串包括多个互联的磁电阻传感单元,所述磁电阻传感单元串具有X方向磁场敏感方向,其中9为磁电阻传感单元串之间的连接导线,10为Vcc电极,11为GND电极,12为V+输出电极,13为V-输出电极,所述连接为推挽式全桥连接,所述推臂和挽臂具有相同的磁电阻传感单元电阻。
[0162]图20为本实用新型所提出的基于第二种磁路结构,即错列U形、H形混合软磁通量集中器阵列2所构成的推挽式X轴磁电阻传感器结构图,包括衬底6,以及位于衬底之上的错列U、H形混合软磁通量集中器阵列2,以及位于错列间隙中的推磁电阻传感单元串81,以及为错列间隙中的挽磁电阻传感单元串72和71,72为位于两个H软磁通量集中器所构成的未错列间隙处,其为两个71磁电阻传感单元串的串联连接而成一个单个的磁电阻传感单元串,具有两倍于71磁电阻传感单元串的电阻,在本例中,各间隙列中,沿Y方向的同一行磁电阻传感单元串串联连接成一个串,而后在电连接成推挽式全桥结构,其中91为磁电阻串之间连接的导线,101为Vcc电极,102为GND电极,103为V+输出信号电极,104为V-输出信号电极。
[0163]实施例五
[0164]图21为基于错列U形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的校准线圈40的结构图,所述校准线圈40包括推校准直导线42和挽校准直导线41,所述推校准直导线42和挽校准直导线41分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串的正上方或者正下方,且推校准直导线42和挽校准直导线41串联连接,并具有相反的电流方向,且推校准直导线42的宽度要小于挽校准直导线41的宽度,这是由于错列间隙宽度要小于未错列间隙宽度,错列间隙处的软磁通量集中器对磁场的增强作用要大于未错列间隙处,因此采用减小推直导线宽度的方法来增强未错列间隙处的磁场,从而使得推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串处的校准磁场大小相同,方向相反。
[0165]图22为基于错列U形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的重置直导线400的结构图,所述重置直导线400包括重置直导线411,所述重置直导线411垂直于磁电阻传感单元串,且位于磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元的正上方或者正下方,所有重置直导线均串联连接,且具有相同的重置电流方向,411直导线连接相邻两个重置直导线,且位于相邻两个磁电阻传感单元的间隙处。
[0166]实施例六
[0167]图23为基于错列U、H形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的校准线圈50的结构图,其包括推校准直导线52和挽校准直导线51,分别位于同一行的所有推磁电阻传感单元串和同一行的所有挽磁电阻传感单元串的正上方或者正下方,所述推校准直导线52和挽校准直导线51串联连接,且具有相反的电流方向,所述推校准直导线52的宽度要大于挽校准直导线的宽度,以补充由于错列间隙宽度小于未错列间隙宽度所导致的来自于软磁通量集中器的磁场增强作用的差别,所述推校准直导线52和所述挽校准直导线51分别在所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串处产生大小相同,方向相反的校准磁场。
[0168]图24为基于错列U、H形软磁通量集中器阵列的推挽式X轴磁电阻传感器的重置线圈的612的结构图,包括位于垂直于磁电阻传感单元串的重置直导线611,重置直导线611位于磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元的正上方或者正下方,且所有重置直导线串联连接,且具有相同的电流方向,相互之间通过611直导线连接,611直导线为通过磁电阻传感单元串中的磁电阻传感单元间隙或者边缘外侧。
[0169]实施例七
[0170]图25为错列U形软磁通量集中器阵列,以及错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的单个间隙列上的推校准直导线和挽校准直导线所产生的磁力线分布,可以看出,由于推校准直导线和挽校准直导线具有相反的电流方向,因此,磁力线形成以推校准直导线和挽校准直导线为中心的磁力线圆环。
[0171]图26为各个磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图,可以看出,推磁电阻传感单元串所在的错列间隙Gl,G2,G3,G-3,G_2,G-1具有反向于挽磁电阻传感单元串所在的未错列间隙G-2.5,G-1.5, Gl.5, G2.5的Hx方向磁场,且两者幅度接近,符合推挽式X轴磁电阻传感器的校准磁场的要求。
[0172]图27为错列U形软磁通量集中器阵列,以及错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的单个磁电阻传感单元串上的重置线圈所包含的重置直导线以及相邻两重置直导线的连接直线所产生的磁力线分布,可以看出,由于重置直导线和连接直导线具有相反的电流方向,因此,每个直导线对应为磁力线圆环中心,
[0173]图28磁电阻传感单元串处的Hx磁场分布图,可以看出,在磁电阻传感单元串处,Hx磁场具有周期性分布的特征,因此,当磁电阻传感单元位于重置直导线的正上方或者正下方时,其具有最大的磁场,此时连接导线位于相邻两个磁电阻传感单元的间隙处。
[0174]实施例八
[0175]图29为错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的横截面结构图,其中6为衬底,101为位于未错列间隙处的挽磁电阻传感单元串,103和104为两个未错列长条,两者之间构成未错列间隙,102为位于错列间隙处的推磁电阻传感单元串,104和105为两个错列长条,两者之间构成错列间隙,106,107和108分别为绝缘层用于各导电层之间的电绝缘和结构支撑,109为电极。
[0176]图30为包含校准线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的横截面图,其中校准线圈中的推校准直导线111和挽校准直导线I1分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串上方,实际上还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间,或者位于衬底和磁电阻传感单元之间。
[0177]图31为包含重置线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者错列U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的截面图,其中校准直导线114垂直于磁电阻传感单元串,图中的校准线圈位于衬底之上,磁电阻传感单元之下,实际上还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间,或者位于软磁通量集中器之上。
[0178]图32为包含校准线圈和重置线圈的错列U形软磁通量集中器阵列、或者U、H混合形软磁通量集中器阵列两种类型的推挽式X轴磁电阻传感器的截面图,其中110和111分别为推校准直导线和挽校准直导线,分别位于推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串的正上方,而114为重置直导线,位于衬底之上和磁电阻传感单元之间,实际上,校准线圈还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间,或者衬底和磁电阻传感单元之间,而重置线圈还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量集中器之间,或者位于软磁通量集中器之上。
[0179]所述磁电阻传感单元为GMR自旋阀或者TMR传感单元,所述钉扎层方向平行于X轴方向,所述自由层方向为平行于Y轴方向。
[0180]有外加磁场时,所述磁电阻传感单元通过永磁偏置、双交换作用、形状各向异性或者他们的任意结合来使磁性自由层磁化方向来与磁性钉扎层磁化方向垂直。
[0181]所述推臂和所述挽臂上的磁电阻传感单元的数量相同
[0182]所述校准电流可以设定为一个电流值,或者为多个电流值。
[0183]所述重置线圈包含两个端口,当两端口通过电流时,其所产生的重置磁场大小为高于所述磁电阻传感单元的饱和磁场值。
[0184]所述重置电流可以为脉冲电流,直流电流。
[0185]所述重置线圈和校准线圈为高导电率材料如Cu,Au和Ag。
[0186]所述软磁通量集中器为包含Fe,Ni或Co等元素中的一种或多种的合金软磁材料。
[0187]所述衬底材料为玻璃,硅片,且所述衬底上含有ASIC、或所述衬底与另外的ASIC芯片相连接。
[0188]所述重置线圈和/或校准线圈和所述错列排列的U和/或H软磁通量引导器、推挽式磁电阻传感单元电桥之间采用绝缘材料隔离,所述绝缘材料为Si02,A1203,Si3N4,聚酰亚胺,光刻胶。
[0189]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种推挽式X轴磁电阻传感器,其特征在于,包括:衬底、位于衬底之上的错列软磁通量集中器阵列和推挽式磁电阻传感单元电桥; 所述错列软磁通量集中器阵列包括至少两个软磁通量集中器,所述每个软磁通量集中器均包含矩形正X向bar I长条、负X向bar2长条以及一个O磁阻桥,所述bar I长条和bar2长条长轴平行于Y轴方向且短轴平行于X轴方向,所述O磁阻桥长轴平行于X轴方向、短轴平行于Y轴方向且长轴两端分别与barl长条和bar2长条互联,所述软磁通量集中器之间形成错列结构,并在X方向形成错列间隙GapXl和未错列间隙GapX2 ; 所述推挽式磁电阻传感单元电桥至少包括一个推臂和一个挽臂,所述推臂包括至少一个推磁电阻传感单元串,所述挽臂包括至少一个挽磁电阻传感单元串,所述推、挽磁电阻传感单元串均分别包括多个互联磁电阻传感单元,所述推磁电阻传感单元串位于所述错列间隙GapXl处,所述挽磁电阻传感单元串位于所述未错列间隙GapX2处,且所述磁电阻传感单元的磁场敏感方向为X方向。2.根据权利要求1
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