一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，所述传感器包括NiFe线、NiFe线引线焊盘、Cu导线和Cu导线引线焊盘；所述NiFe线由上层NiFe线和下层NiFe线两部分构成；所述上层NiFe线和下层NiFe线采用电镀Ni81Fe19合金；所述NiFe线引线焊盘包括上层NiFe线引线焊盘和下层NiFe线引线焊盘；上层NiFe线由上层NiFe线引线焊盘引出；下层NiFe线由下层NiFe线引线焊盘引出；上层NiFe线与下层NiFe线将Cu导线包围在中间，Cu导线由两端的Cu导线引线焊盘引出。本实用新型专利技术的好处是微加工工艺制备流程简单，可提高产品良品率。在保证与集成电路很好集成的前提下降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微型传感器领域，尤其涉及一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器。
技术介绍
磁通门传感器是一种具有非常优良综合性能的矢量磁场测量器件。无线圈磁通门采用Cu导线上电镀磁层的线-芯结构，没有激励线圈和感应线圈。无线圈磁通门是基于铁磁性磁通门铁芯的螺旋各向异性原理，如何使电镀的铁芯具有螺旋各向异性是线-芯结构无线圈磁通门能否工作的关键。文献1“Fluxgateeffectintwistedmagneticwire.JournalofMagnetismandMagneticMaterials，2008，320：e974e978”公开了一种应力感生螺旋各向异性无线圈磁通门。对电镀的双金属线，里层是铜导线，通激励电流；外层是电镀NiFe层。机械扭转装置反向旋转所产生的扭矩施加到双金属线上，使NiFe层因机械扭转产生螺旋各向异性。文献2“MagneticMicrowiresWithField-InducedHelicalAnisotropyforCoil-LessFluxgate.IEEETransactionsonMagnetic，2010，43(7)：2562-2565”公开了一种磁场感生螺旋各向异性无线圈磁通门。在电镀的过程中，利用赫姆霍兹线圈产生的长轴磁场和流过Cu导线的直流电流产生的圆周磁场的叠加来产生螺旋场，使电镀NiFe层产生螺旋各向异性。然而，文献1施加到NiFe层的扭矩并非一个常量，因为NiFe层内温度的变化会改变由扭矩所产生的NiFe层内的结构，从而导致灵敏度和输出电压的改变，即此种方法对无线圈磁通门的输出稳定性影响大。而且文献1和文献2中NiFe层螺旋各向异性旋转角度不易控制与调整。
技术实现思路
为了克服现有技术对螺旋各向异性旋转角度控制与调整的不足的问题。本技术的技术解决方案如下：本技术提供一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，包括NiFe线、NiFe线引线焊盘、Cu导线15和Cu导线引线焊盘16；所述NiFe线由上层NiFe线12和下层NiFe线13两部分构成；所述上层NiFe线12和下层NiFe13线采用电镀Ni81Fe19合金，宽度均为50μm，厚度均为1μm；所述NiFe线引线焊盘包括上层NiFe线引线焊盘121和下层NiFe线引线焊盘131；上层NiFe线12和下层NiFe线13分别位于Cu导线15的上面或下面；上层NiFe线12和下层NiFe线13为不同的排布方向；上层NiFe线12和下层NiFe线13在首尾处依次交替相连；上层NiFe线12由上层NiFe线引线焊盘121引出；下层NiFe线13由下层NiFe线引线焊盘131引出；上层NiFe线12与下层NiFe线13将Cu导线15包围在中间，Cu导线15由两端的Cu导线引线焊盘16引出。优选的，NiFe线(即上层NiFe线12和下层NiFe线13)与Cu导线15之间没有绝缘层和保护层。NiFe线与Cu导线15之间没有绝缘层和保护层，可以使传感器的信号性能更强。优选的，上层NiFe线12为逆时针方向旋转；下层NiFe线13为顺时针方向旋转，它们具有相同的旋转角度。这样做的好处是上层和下层NiFe线由形状感生螺旋各向异性，NiFe层内的结构受温度影响小。进一步优选的，上层NiFe线沿逆时针旋转角度为15°、30°、45°或60°四种方式；下层NiFe线沿顺时针旋转角度为-15°、-30°、-45°或-60°四种方式。所述上层NiFe线沿逆时针旋转角度为15°、30°、45°或60°四种方式时分别对应的上层NiFe线长度为580μm、302μm、221μm或260μm；所述四种旋转角度分别对应的上层NiFe线间距为760μm、373μm、240μm或173μm；所述四种旋转角度分别对应的上层NiFe线匝数为7匝、13匝、21匝或29匝。所述下层NiFe线沿顺时针旋转角度为-15°、-30°、-45°或-60°四种方式时分别对应的下层NiFe线长度为580μm、302μm、221μm或260μm；所述四种旋转角度分别对应的下层NiFe线间距为760μm、373μm、240μm或173μm；所述四种旋转角度分别对应的下层NiFe线匝数为7匝、13匝、21匝或29匝。进一步优选的，含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器位于衬底11上，衬底11是带有SiO2绝缘层的Si衬底。这样做的好处是Si衬底为整个结构提供支撑，Si衬底上的SiO2绝缘层用于绝缘。本技术与现有技术相比，具有以下有益的效果：(1)本技术采用上层NiFe线和下层NiFe线的铁芯结构以及标准MEMS工艺，所以NiFe线由形状感生螺旋各向异性，故NiFe线内的结构受温度影响小；同时微加工工艺能很好控制与调整NiFe线螺旋各向异性旋转角度。(2)本技术的微加工工艺制备流程简单，可提高产品良品率。(3)本技术大量采用如紫外光刻、电镀、湿法刻蚀等低成本MEMS工艺，在保证与集成电路很好集成的前提下降低成本。附图说明图1为本技术含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器的俯视示意图。图2为本技术含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器制备方法示意图。附图标记说明：11：衬底、12：上层NiFe线、13：下层NiFe线、121：上层NiFe线引线焊盘、131：下层NiFe线引线焊盘、15：Cu导线、16：Cu导线引线焊盘。20：Si衬底、21：SiO2绝缘层、22：Cu种子层、23：下层NiFe层、24：Cu层、25：上层NiFe层、26：焊盘。图2中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别对应含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器制备的不同步骤。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细、完整地说明。如图1所示为本技术含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器的俯视示意图。由图1可知：本技术含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器包括NiFe线、NiFe线引线焊盘、Cu导线15和Cu导线引线焊盘16。NiFe线由两部分构成分别为上层NiFe线12和下层NiFe线13。NiFe线引线焊盘包括上层NiFe线引线焊盘121和下层NiFe线引线焊盘131。上层NiFe线12和下层NiFe线13分别位于Cu导线15的上面或下面；上层NiFe线12和下层NiFe线13为不同的排布方向；例如上层NiFe线12为逆时针方向旋转，下层NiFe线13为顺时针方向旋转，但是它们具有相同的旋转角度；这样做的好处是上层和下层NiFe线由形状感生螺旋各向异性，NiFe层内的结构受温度影响小。上层NiFe线12和下层NiFe线13在首尾处依次交替相连。NiFe线由两端的NiFe线引线焊盘引出，即上层NiFe线12由上层NiFe线引线焊盘121引出，下层NiFe线13由下层NiFe线引线焊盘131引出；上层NiFe线12与下层NiFe线13将Cu导线15包围在中间，NiFe线与Cu导线15两者之间没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，其特征在于：包括NiFe线、NiFe线引线焊盘、Cu导线和Cu导线引线焊盘；所述NiFe线由上层NiFe线和下层NiFe线两部分构成；所述上层NiFe线和下层NiFe线采用电镀Ni81Fe19合金；所述NiFe线引线焊盘包括上层NiFe线引线焊盘和下层NiFe线引线焊盘；上层NiFe线位于Cu导线的上面；下层NiFe线位于Cu导线的下面；上层NiFe线和下层NiFe线为不同的排布方向；上层NiFe线和下层NiFe线在首尾处依次交替相连；上层NiFe线由上层NiFe线引线焊盘引出；下层NiFe线由下层NiFe线引线焊盘引出；上层NiFe线与下层NiFe线将Cu导线包围在中间，Cu导线由两端的Cu导线引线焊盘引出。

【技术特征摘要】
1.一种含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，其特征在于：包括NiFe线、
NiFe线引线焊盘、Cu导线和Cu导线引线焊盘；所述NiFe线由上层NiFe线和
下层NiFe线两部分构成；所述上层NiFe线和下层NiFe线采用电镀Ni81Fe19合
金；所述NiFe线引线焊盘包括上层NiFe线引线焊盘和下层NiFe线引线焊盘；
上层NiFe线位于Cu导线的上面；下层NiFe线位于Cu导线的下面；上层NiFe
线和下层NiFe线为不同的排布方向；上层NiFe线和下层NiFe线在首尾处依次
交替相连；上层NiFe线由上层NiFe线引线焊盘引出；下层NiFe线由下层NiFe
线引线焊盘引出；上层NiFe线与下层NiFe线将Cu导线包围在中间，Cu导线由
两端的Cu导线引线焊盘引出。
2.如权利要求1所述的含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，其特征在于：
采用电镀Ni81Fe19合金的上层NiFe线和下层NiFe线宽度均为50μm，厚度均为
1μm。
3.如权利要求1所述的含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，其特征在于：
NiFe线与Cu导线之间没有绝缘层和保护层。
4.如权利要求1所述的含有镍铁线的微型无线圈磁通门传感器，其特征在于：
上层NiFe线为逆时针方向旋转，下层NiFe线为顺时针方向旋转，它们具有相同
的旋转角度。
5.如权利要求4所述的含有镍铁线的微型无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔智军，阎丽平，王磊，
申请(专利权)人：安康学院，
类型：新型
国别省市：陕西;61