[發明專利]MEMS傳感器及電子設備

有效

• 申請號: 202110227554.5
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112995871B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 周汪洋;鄒泉波;冷群文;安琪;趙海輪;丁凱文;周良
• 申請（專利權）人: 歌爾微電子股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 梁馨怡

本發明公開一種MEMS傳感器及電子設備，其中，MEMS傳感器包括：振膜層，振膜層包括固定部以及可相對固定部振動的敏感部；檢測件，檢測件包括依次連接的第一磁阻單元和第二磁阻單元，第一磁阻單元的長軸方向和第二磁阻單元的長軸方向呈夾角設置，且夾角小于180°；導線，導線的延伸方向與第一磁阻單元和第二磁阻單元的排列方向平行；檢測件和導線分別固定在固定部和敏感部上，第一磁阻單元的參考層的磁化方向垂直于第一磁阻單元的長軸方向且朝向導線，第二磁阻單元的參考層的磁化方向垂直于第二磁阻單元的長軸方向且背向導線。本發明技術方案能夠降低生產成本和電路設計復雜性，易于實施制作，并可提高檢測靈敏度。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，特別涉及一種MEMS傳感器及電子設備。

背景技術

目前主流的麥克風，壓力傳感器及位移傳感器等，多是通過平板電容器的原理進行檢測，即在襯底的基礎上形成背極板和振膜，背極板與振膜之間有間隙，使背極板和振膜之間形成電容檢測結構。以電容式麥克風為例，其設計需包括一個較大的后腔，以提高振膜的機械靈敏度。若后腔容積過小，不利于空氣流通，這種情況下會大大降低振膜的機械靈敏度。另一方面為了均壓，背極板上通常會設計密集穿孔，由于空氣粘度造成的間隙或穿孔中的空氣流動阻力成為MEMS麥克風噪聲的主要影響因素。

鑒于電容式感測結構無法解決的聲阻、后腔、檢測靈敏度低等問題，無傳統背極板結構的磁傳感器逐漸成為檢測領域的趨勢。以MEMS麥克風為例，磁阻單元和磁體分別放置在兩個相對運動的平面上，聲壓會使振膜在平面外變形，從而改變磁阻單元和磁體之間的間隙。這種MEMS麥克風設計，需要在振膜上濺射永磁體薄膜，振膜震動時會帶動永磁體薄膜單元上下移動，由此引起磁阻單元位置上的磁場強度和方向的變化，但這種永磁體薄膜濺射的成本高昂。目前，類似的傳感器在用磁阻單元形成差分惠斯通全橋電路，需要調整各個磁阻單元近鄰導線內所加電流的正反方向，以達到差分的目的，其電路設計相對復雜，工藝步驟相對較多。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種MEMS傳感器及電子設備，旨在降低生產成本和電路設計復雜性，易于實施制作，并可提高檢測靈敏度。

為實現上述目的，本發明提出一種MEMS傳感器，包括：振膜層，振膜層包括固定部以及與固定部分離并可相對固定部振動的敏感部；檢測件，檢測件包括依次連接的第一磁阻單元和第二磁阻單元，第一磁阻單元的長軸方向和第二磁阻單元的長軸方向呈夾角設置，且夾角小于180°；導線，導線設于檢測件的一側，且導線的延伸方向與第一磁阻單元和第二磁阻單元的排列方向平行，導線通入電流以產生磁場；其中，檢測件和導線二者中，其一固定設于固定部上，另一固定設于敏感部上，第一磁阻單元的參考層的磁化方向垂直于第一磁阻單元的長軸方向且朝向導線，第二磁阻單元的參考層的磁化方向垂直于第二磁阻單元的長軸方向且背向導線。

可選地，檢測件包括至少兩個第一磁阻單元和兩個第二磁阻單元，且第一磁阻單元和第二磁阻單元交替排列并連接，以構成至少一個惠斯通電橋。

可選地，MEMS傳感器還包括：襯底，固定部的底面與襯底貼合固定，敏感部遠離固定部的一端與襯底固定連接，襯底上開設有開槽，敏感部靠近固定部的一端可在開槽內相對固定部振動。

可選地，襯底和振膜層之間還設有絕緣層。

可選地，檢測件設于固定部上，導線設于敏感部上；固定部上設有第一保護層，且第一保護層覆蓋檢測件；敏感部上設有第二保護層，且第二保護層覆蓋導線。

可選地，固定部上設有第一引線，第一保護層上設有第一焊盤，第一引線將第一磁阻單元以及第二磁阻單元與第一焊盤連接；敏感部上設有第二引線，第二保護層上設有第二焊盤，第二引線將導線與第二焊盤連接。

可選地，固定部靠近敏感部的一邊設有鋸齒狀的固定凸緣，第一磁阻單元和第二磁阻單元沿固定凸緣排列設置；敏感部靠近固定部的一邊設有鋸齒狀的敏感凸緣，敏感凸緣和固定凸緣適配，導線部沿敏感凸緣延伸設置。