一种螺线管线圈微型磁通门制造技术

本实用新型专利技术涉及一种螺线管线圈微型磁通门，包括相互键合的第一高阻硅片和第一高阻硅片，第一高阻硅片和第二高阻硅片的对合面之间具有一内置铁芯层的铁芯腔，铁芯腔的外周围绕设置有多个填充有线圈材料的螺线管腔，螺线管腔在第一高阻硅片和/或第二高阻硅片的外表面上形成有填充口，填充口上覆盖设置有保护层，保护层上开设有通至螺线管线圈的电极窗口。该螺线管线圈微型磁通门环保性好、制备简单、成品率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于MEMS技术的磁通门传感器
，具体涉及一种螺线管线圈微型磁通门。
技术介绍
磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，利用磁感应强度和磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、稳定可靠等优点，同时能够直接测量磁场的分量，因此特别适用于高速运动系统。传统的磁通门传感器是通过在软磁薄膜铁芯上绕制线圈来进行制作的，利用方法制作的磁通门传感器存在体积大、功耗高等缺点，不适合电子器件小型化发展。随着MEMS(micro-electro-mechanicalsystem)技术的发展，可实现芯片量级的磁通门传感器的制作，能够将磁通门的体积缩小一个数量级，功耗也大大降低。采用MEMS技术研制微型磁通门成为国内外研究开发的热点。三维微螺线管型磁通门由于具有四边都缠绕线圈的闭合方形磁芯，可以同时探测X轴和Y轴方向的弱磁场强度，具有更高的灵敏性和测量范围。现有的三维微螺线管型磁通门传感器中的三维螺线管线圈均是通过电镀方式实现的，即三维螺线管线圈中连接上下两个线圈的柱子是需要在支柱孔中通过电镀实现的，支柱孔电镀的成品率低，导致良率不佳，相应使得磁通门的制备成本高。另外电镀工艺使用的电镀液存在一定的毒害性，容易对环境产生污染，环保性差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种环保性好、成品率高的螺线管线圈微型磁通门。本技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种螺线管线圈微型磁通门，其特征在于：包括相互键合的第一高阻硅片和第二高阻硅片，所述第一高阻硅片和第二高阻硅片的对合面之间具有一内置铁芯层的铁芯腔，所述铁芯腔的外周围绕设置有多个填充有线圈材料的螺线管腔，所述螺线管腔在第一高阻硅片和/或第二高阻硅片的外表面上形成有填充口，所述填充口上覆盖设置有保护层，所述保护层上开设有通至所述螺线管腔的电极窗口。优选地，所述铁芯腔的内壁上沉积有绝缘层，所述螺线管腔的内壁上沉积有绝缘层。优选地，所述第一高阻硅片的内表面上刻蚀有一浅槽；所述第一高阻硅片的内表面上还刻蚀有多组分布在所述浅槽两侧的支柱孔，所述支柱孔的深度大于所述浅槽的深度；所述第一高阻硅片的外表面上刻蚀有分别与每组支柱孔相对应连通的第一线圈槽，所述第一线圈槽在所述第一高阻硅片的外表面上形成所述填充口；所述第二高阻硅片的内表面上对应于每组支柱孔刻蚀有第二线圈槽；所述第一高阻硅片和第一高阻硅片键合后，所述浅槽构成所述铁芯腔，所述第一线圈槽、一组支柱孔、第二线圈槽构成所述螺线管腔。作为改进，所述第一高阻硅片内表面上刻蚀有第一浅槽，所述第二高阻硅片的内表面上刻蚀有与所述第一浅槽相对应的第二浅槽；所述第一高阻硅片的内表面上还刻蚀有多组分布在所述第一浅槽两侧的第一支柱孔，所述第一支柱孔的深度大于所述第一浅槽的深度；所述第二高阻硅片的内表面上还刻蚀有多组分布在所述第二浅槽两侧且与第一支柱孔相对应的第二支柱孔，所述第二支柱孔的深度大于所述第二浅槽的深度；所述第一高阻硅片的外表面上刻蚀有分别与每组第一支柱孔相对应连通的第一线圈槽，所述第一线圈槽在所述第一高阻硅片的外表面上形成第一填充口；所述第二高阻硅片的外表面上刻蚀有分别与每组第二支柱孔相对应连通的第二线圈槽，所述第二线圈槽在所述第二高阻硅片的外表面上形成第二填充口；所述第一高阻硅片和第一高阻硅片键合后，所述第一浅槽和第二浅槽对合构成所述铁芯腔，所述第一线圈槽、一组第一支柱孔、第二线圈槽、一组第二支柱孔连通构成所述螺线管腔；所述第一填充口和第二填充口上均覆盖设置有所述保护层，所述电极窗口开设在所述第一填充口或第二填充口上覆盖的保护层上。与现有技术相比，本技术的优点在于：本方案中的螺线管线圈微型磁通门，将铁芯腔和螺线管腔刻蚀形成在两个键合的高阻硅片上，方便了螺线管腔中支柱孔的加工，相较于电镀的方法提高了支柱孔加工的成品率，相应地也提高了微型磁通门制备的成功率和产品质量，同时也避免了使用电镀工艺加工螺线管腔存在的毒害性。此外，使用两个高阻硅片键合的方式制备出的该微型磁通门可以方便调整铁芯腔的制备厚度，进而使得铁芯层的厚度不受制备工艺的限制。附图说明图1为本技术实施例一中螺线管线圈微型磁通门的剖视图。图2为本技术实施例二中螺线管线圈微型磁通门的横截面图。图3为本技术实施例二中螺线管线圈微型磁通门的剖视图。图4为本技术实施例二中螺线管线圈微型磁通门的横截面图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。本实施例中螺线管线圈微型磁通门的总体结构为：螺线管线圈微型磁通门包括相互键合的第一高阻硅片1和第一高阻硅片1，第一高阻硅片1和第二高阻硅片2的对合面之间具有一铁芯腔100，铁芯腔100的内壁上沉积有绝缘层，绝缘层内则内置有铁芯层。铁芯腔100的外周围绕设置有多个的螺线管腔200，螺线管腔200的内壁上沉积有绝缘层，线圈材料则填充在螺线管腔200的绝缘层内。螺线管腔200在第一高阻硅片1和/或第二高阻硅片2的外表面上形成有填充口201，填充口201上覆盖设置有保护层300，保护层300上开设有通至螺线管线圈的电极窗口301。其中第一高阻硅片1和第二高阻硅片2的具体结构可以采用下面两个实施例中的结构。实施例一第一高阻硅片1的内表面上刻蚀有一浅槽11。第一高阻硅片1的内表面上还刻蚀有多组分布在所述浅槽11两侧的支柱孔12，支柱孔12的深度大于浅槽11的深度。第一高阻硅片1的外表面上刻蚀有分别与每组支柱孔12相对应连通的第一线圈槽13，第一线圈槽13在第一高阻硅片1的外表面上形成填充口201。第二高阻硅片2的内表面上对应于每组支柱孔12刻蚀有第二线圈槽21。第一高阻硅片1和第一高阻硅片1键合后，浅槽11则构成铁芯腔100，第一线圈槽13、一组支柱孔12、第二线圈槽21构成螺线管腔200。本实施例中螺线管线圈微型磁通门可以通过两种制备方法实现。制备方法一包括如下步骤：步骤一、选择第一高阻硅片1和第二高阻硅片2，分别对第一高阻硅片1和第二高阻硅片2进行处理。其中对第一高阻硅片1的处理包括以下步骤：步骤A1、在第一高阻硅片1的内表面沉积一层绝缘层，该绝缘层可以通过热氧化第一高阻硅片1表面的方法形成，也可以使用PECVD(Plasma-enhancedchemical-vapordeposition，即等离子体增强化学气相沉积法)的方法沉积二氧化硅绝缘层。步骤A2、根据微型磁通门中预制的铁芯的形态，在第一高阻硅片1的内表面上对应刻蚀浅槽11，本实施例中，在第一高阻硅片1的内表面上刻蚀一长方形的浅槽11，该浅槽11可以通过KOH(即氢氧化钾)或者TMAH(即四甲基氢氧化铵)材料进行刻蚀形成。步骤A3、在浅槽11的底面上沉积一层绝缘层，该绝缘层可以选用二氧化硅层。步骤A4、在浅槽11内的绝缘层上通过电镀的方式制作软磁薄膜铁芯层，从而形成微型磁通门的铁芯层。步骤A5、在软磁薄膜铁芯层上覆盖设置聚合物层形成的绝缘层，对该聚合物层进行平面平整化处理，使得该聚合物层的表面与第一高阻硅片1的内表面在一个平面上；该聚合物层可以选用BCB(Benzocyclobutene，即苯环丁烷)或者PI(Polyimide，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺线管线圈微型磁通门，其特征在于：包括相互键合的第一高阻硅片(1)和第二高阻硅片(2)，所述第一高阻硅片(1)和第二高阻硅片(2)的对合面之间具有一内置铁芯层的铁芯腔(100)，所述铁芯腔(100)的外周围绕设置有多个填充有线圈材料的螺线管腔(200)，所述螺线管腔(200)在第一高阻硅片(1)和/或第二高阻硅片(2)的外表面上形成有填充口(201)，所述填充口(201)上覆盖设置有保护层(300)，所述保护层(300)上开设有通至所述螺线管腔(200)的电极窗口(301)。

【技术特征摘要】
1.一种螺线管线圈微型磁通门，其特征在于：包括相互键合的第一高阻硅片(1)和第二高阻硅片(2)，所述第一高阻硅片(1)和第二高阻硅片(2)的对合面之间具有一内置铁芯层的铁芯腔(100)，所述铁芯腔(100)的外周围绕设置有多个填充有线圈材料的螺线管腔(200)，所述螺线管腔(200)在第一高阻硅片(1)和/或第二高阻硅片(2)的外表面上形成有填充口(201)，所述填充口(201)上覆盖设置有保护层(300)，所述保护层(300)上开设有通至所述螺线管腔(200)的电极窗口(301)。2.根据权利要求1所述的螺线管线圈微型磁通门，其特征在于：所述铁芯腔(100)的内壁上沉积有绝缘层，所述螺线管腔(200)的内壁上沉积有绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的螺线管线圈微型磁通门，其特征在于：所述第一高阻硅片(1)的内表面上刻蚀有一浅槽(11)；所述第一高阻硅片(1)的内表面上还刻蚀有多组分布在所述浅槽(11)两侧的支柱孔(12)，所述支柱孔(12)的深度大于所述浅槽(11)的深度；所述第一高阻硅片(1)的外表面上刻蚀有分别与每组支柱孔(12)相对应连通的第一线圈槽(13)，所述第一线圈槽(13)在所述第一高阻硅片(1)的外表面上形成所述填充口(201)；所述第二高阻硅片(2)的内表面上对应于每组支柱孔(12)刻蚀有第二线圈槽(21)；所述第一高阻硅片(1)和第一高阻硅片(1)键合后，所述浅槽(11)构成所述铁芯腔(100)，所述第一线圈槽(13)、一组支柱孔(12)、第二线圈槽(21)构成所述螺线管腔(200)。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓伟，顾杰斌，刘冰杰，倪大成，王飞，郑良广，陈竹健，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33