[發(fā)明專利]一種微型磁通門傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611005077.3
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106772143B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷沖;周勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種碳化硅基集成微型化磁通門傳感器，包括碳化硅襯底、激勵線圈、檢測線圈、磁芯、電極和碳化硅薄膜；其中矩形磁芯位于碳化硅襯底表面的矩形凹槽內(nèi)，磁芯上表面與碳化硅襯底表面平齊；激勵線圈和檢測線圈均為微機(jī)電三維螺線管線圈，激勵線圈和檢測線圈的底層線圈位于矩形凹槽底部的微槽陣列內(nèi)，底層線圈的通電導(dǎo)線之間由微槽陣列間隙的碳化硅襯底絕緣，底層線圈通過化學(xué)氣相沉積碳化硅薄膜與磁芯絕緣；激勵線圈和檢測線圈的頂層線圈通過化學(xué)氣相沉積碳化硅薄膜與磁芯絕緣，頂層線圈的通電導(dǎo)線間隙由化學(xué)氣相沉積碳化硅薄膜填滿絕緣；傳感器表面由化學(xué)氣相沉積碳化硅薄膜覆蓋與空氣隔離保護(hù)，并通過通孔露出電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硅基集成微型化磁通門傳感器。

背景技術(shù)

磁通門傳感器作為一種傳統(tǒng)的弱磁場檢測器件，一直有著其獨特的優(yōu)勢而無法為其他磁場傳感器所取代，近年來更是不斷在新的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用潛力，例如室內(nèi)地磁定位、導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)、小衛(wèi)星姿態(tài)控制、虛擬現(xiàn)實動作檢測、智能交通等。近年來，由于經(jīng)常需要在較高溫度和惡劣的環(huán)境下對特定部件進(jìn)行精確轉(zhuǎn)速測量，并且不能變動被測部件的結(jié)構(gòu)，同時空間有限，如車輛變速箱或飛機(jī)發(fā)動機(jī)中齒輪轉(zhuǎn)速的測量，往往要求磁傳感器可以承受500℃以上高溫。因此對磁通門傳感器的要求趨向于耐高溫、更薄、更輕、更便宜。

傳統(tǒng)磁通門傳感器使用一個堅固的骨架作為基座，將軟磁帶狀磁芯固定于骨架上，然后在其上纏繞一個通過電流產(chǎn)生磁場的激勵線圈，和一個在激勵線圈誘發(fā)磁場基礎(chǔ)上檢測外部磁場效應(yīng)的磁場感應(yīng)線圈。這使得傳統(tǒng)磁通門傳感器的工作溫度范圍有限，而且尺寸大、重量高、靈敏度低以及長期穩(wěn)定性差。MEMS技術(shù)的發(fā)展為微型化磁通門傳感器的研制提供了一條有效可靠的途徑。與傳統(tǒng)磁通門傳感器探頭相比較，MEMS磁通門傳感器探頭結(jié)構(gòu)緊湊，體積、質(zhì)量小，安裝調(diào)試簡單，不怕震動撞擊，受環(huán)境溫度變化影響小。采用MEMS技術(shù)研制微型磁通門傳感器成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，J.Kubik等(L.Pavel and P.Ripka)在《IEEESENSOR JOURNAL》(IEEE傳感器雜志)Vol.7,pp179-183,2007上發(fā)表了“Low-Power PrintedCircuit Board Fluxgate Sensor”(低能耗印刷電路板磁通門傳感器)一文。該文提及了一個由多層印刷電路板技術(shù)開發(fā)的微型磁通門傳感器，磁芯為矩形結(jié)構(gòu)，采用的是25微米厚的Vitrovac 6025X非晶合金薄帶，在10kHz下磁通門傳感器的靈敏度是94V/T，能耗只有3.9mW。由于制作過程中需要打出通孔來實現(xiàn)在磁芯上繞制線圈，傳感器可能會在通過過程中被損壞，而且印刷電路板不能承受高溫環(huán)境。另外，與MEMS技術(shù)相比，根據(jù)這種方法很難減小磁通門傳感器的尺寸。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種微型磁通門傳感器，采用MEMS技術(shù)制造，并且具有體積小，重量輕，耐高溫和震動沖擊等特點。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何采用MEMS技術(shù)制造出一種微型磁通門傳感器，具有體積小，重量輕，耐高溫和震動沖擊的特點。