一种单芯片具有校准线圈/重置线圈的高强度磁场x轴线性磁电阻传感器的制造方法_3

文档序号:8753733阅读:来源:国知局
减器31的直导线101和对应于屏蔽器21的直导线104所产生的磁场分布图,其中104包含两个并联的子直导线102和103,ml_m9分别对应于磁电阻传感器位置。
[0072]图9为对应于图8所示的连接ml_m9的磁电阻传感器的直线上的X轴向磁场分量分布图,可以看出,对应于衰减器的ml、m3、m5、m7和m9具有相同的磁场值,对应于屏蔽器的m2、m4、m6和m8同样具有相同的磁场值,前者远大于后者,Bs/Bf = 8.28,其中Bs为敏感磁场幅度值,Bf为参考磁场幅度值。
[0073]图10为类型一校准线圈位于所述磁电阻传感单元41和51之上、软磁通量引导器21和31之下时,校准线圈所包含的对应于衰减器31的直导线101和对应于屏蔽器21的直导线104所产生的磁场分布图,其中104包含两个并联的子直导线102和103,分别对应于磁电阻传感器位置。
[0074]图11为对应于图10所示的连接的磁电阻传感器的直线上的X轴向磁场分量分布图,可以看出,对应于衰减器的ml 1、ml3、ml5、ml7和ml9具有相同的磁场值,对应于屏蔽器的ml2、ml4、ml6和ml8同样具有相同的磁场值,前者远大于后者,Bs/Bf = 8.86。
[0075]图12为类型一校准线圈位于所述软磁通量引导器21和31之上时,校准线圈所包含的对应于衰减器31的直导线101和对应于屏蔽器21的直导线104所产生的磁场分布图,其中104包含两个并联的子直导线102和103,m21-m29分别对应于磁电阻传感器位置。
[0076]图13为对应于图12所示的连接m21-m29的磁电阻传感器的直线上的X轴向磁场分量分布图,可以看出,对应于衰减器的m21、m23、m25、m27和m29具有相同的磁场值,对应于屏蔽器的m22、m24、m26和m28同样具有相同的磁场值,前者远大于后者,不过可以看出,由于软磁通量引导器对于外磁场的屏蔽的作用,对于衰减器和屏蔽器都产生相当大的衰减,尤其是衰减器磁场,相对于图10和图8,其磁场幅度都大幅减小,Bs/Bf = 9.36。
[0077]实施例二
[0078]图14为类型二平面校准线圈80在高强度磁场的单芯片X轴线性磁电阻传感器上的结构图,类型二平面校准线圈80包含两个直导线即参考直导线105和敏感直导线106,分别位于屏蔽器21和衰减器31之间的间隙处,且所述参考直导线105宽度较宽,位于靠近屏蔽器21的一侧,敏感直导线106宽度较窄,位于靠近衰减器31的一侧,且所述敏感直导线106和参考直导线105之间相互串联连接。
[0079]图15为类型二平面校准线圈80在高强度磁场的单芯片X轴线性磁电阻传感器上的截面图。其中,参考直导线105和敏感直导线106位于衰减器31和屏蔽器21之间的间隙处,且位于磁电阻传感单元41和51之上。
[0080]图16为类型二平面校准线圈80工作时的磁场分布图,可以看出,m31-m42共12个磁电阻传感单元在参考直导线和敏感直导线的相对位置关系以及磁场分布,图17为图16中在参考磁电阻传感单元和敏感磁电阻传感单元处的磁场分布图,在敏感磁电阻传感单元处51的磁场强度明显强于在参考磁电阻传感单元41处的磁场强度,其X方向磁场分量分布图如图18所示,其中参考磁电阻传感单元处X方向磁场接近于0,而敏感磁电阻传感单元X方向磁场有一个突起,其中Bs/Bf = 128.96。
[0081]本方案为了说明方便,只给出了类型二平面校准线圈80位于磁电阻传感单元41和51之上、相邻衰减器21和屏蔽器31之间的情况,实际上类型二平面校准线圈80还可以位于衬底之上、磁电阻传感单元之下,或者位于磁电阻传感单元之上、软磁通量引导器之下。
[0082]实施例三
[0083]图19为类型三平面校准线圈81在高强度磁场单芯片X轴磁电阻传感器上的分布图,所述类型三平面校准线圈81包括敏感直导线107和参考直导线108,两者串联连接,其中参考直导线108对应于所述屏蔽器21,所述敏感直导线107对应于所述衰减器31,所述参考直导线108和所述敏感直导线107都为长条形,其分别于所述衰减器31和屏蔽器21的Y轴中心线重合,所述敏感直导线107宽度要小于参考直导线108的宽度。
[0084]图20为类型三平面校准线圈81在高强度磁场单芯片X轴磁电阻传感器上的截面图,参考直导线108和敏感直导线107分别位于参考磁电阻传感单元串41和敏感磁电阻传感单元串51之下。需要指出的是,本例为了方便说明,只给出了一种情况,实际上,类型三平面校准线圈81还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量引导器之间,或者位于软磁通量引导器之上。此外,为了保证类型三平面校准线圈81与磁电阻传感单元41和51之间的电绝缘,引入了绝缘层141。
[0085]图21为类型三平面校准线圈81所产生的磁场在高强度磁场单芯片X轴磁电阻传感器上的分布图,其中m51-m59分别表示参考磁电阻传感单元和敏感磁电阻传感单元处X轴向磁场的分布图,其X磁场分布数值如图22所示,可以看出,在参考磁电阻传感单元处的X向磁场分量非常小,而在敏感磁电阻传感单元处的X向磁场分量则明显增加,其中Bs/Bf
=5.68ο
[0086]实施例四
[0087]图23为平面重置线圈82在单芯片高强度磁场X轴磁电阻传感器上的分布图,包括串联连接的两种直导线109和110,所述直导线垂直于所述Y轴中心线,其中直导线109位于所述磁电阻传感单元阵列沿X方向的磁电阻传感单元行正上方或者正下方,而直导线110位于所述相邻两个磁电阻传感单元行的间隙或者磁电阻传感单元行的两个外侧位置处。
[0088]图24为平面重置线圈82在单芯片高强度磁场X轴磁电阻传感器上的截面图,所述平面重置线圈位于衬底之上、磁电阻传感单元之下,为了方便说明,本例只给出了一种情况,实际实施时,平面重置线圈82还可以位于磁电阻传感单元和软磁通量引导器之间,或者位于所述软磁通量引导器之上。此外,为了保证平面重置线圈82与磁电阻传感单元41和51之间的电绝缘,引入了绝缘材料143。
[0089]图25为平面重置线圈82在单芯片高强度磁场X轴磁电阻传感器上的磁场分布图,其中,磁电阻传感单元m61-m65为位于衰减器21或者屏蔽器31表面上,其X向磁场分布曲线如图26所示,从图24看可以看出,所述磁电阻传感单元m61-m65位置具有相同的Y向磁场分量。
[0090]实施例五
[0091]图27为三维重置线圈83在单芯片高磁场强度磁场X轴磁电阻传感器上的分布图,包含垂直于所述Y轴中心线的直导线,包括顶层直导线111以及底层直导线112,所述顶层直导线111和所述底层直导线112形成三维螺线圈结构,并以软磁通量引导器和磁电阻传感单元为磁芯,所述三维螺线圈结构轴心方向为Y方向,所述顶层直导线111之间以及底层直导线112之间具有相同的间距。
[0092]图28为三维重置线圈83在单芯片高强度磁场X轴磁电阻传感器上的截面图,所述三维重置线圈的顶层直导线112位于所述软磁通量引导器21和31之上,所述底层直导线112位于衬底之上,磁电阻传感单元41和51之下。为了保证三维重置线圈83和其他部分之间的电绝缘,引入了绝缘材料层131和144。
[0093]图29为三维重置线圈83在单芯片高强度磁场X轴磁电阻传感器上的磁场分布图,其中m71-m75分别为磁电阻传感单元41或51分别在衰减器21或者屏蔽器31上的分布,对应的Y向磁场分量如图30所示,可以看出,Y向磁场分量具有周期性分布的特点,只要三维重置线圈83的顶层直导线111和底层直导线112具有均匀的间距,并且磁电阻传感单元41或51分别在衰减器21或者屏蔽器31上沿Y方向具有等距离的周期分布,即可以保证磁电阻传感单元的Y向磁场的均勾分布特征。
[0094]实施例六
[0095]以上为包含单个校准线圈或者包含单个重置线圈的单芯片高磁场强度X轴磁电阻传感器,图31为同时包含校准线圈和重置线圈的单芯片高磁场强度X轴磁电阻传感器,其中重置线圈为平面重置线圈,其包含的重置直导线109和110,校准线圈为平面线圈,其包含的参考直导线101和敏感直导线104,所述101和104位于磁传感单元之上、软磁通
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