CN106546931A - 一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件 - Google Patents

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赵振杰
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
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Abstract

本发明公开了一种非对角巨磁阻抗效应敏感元件，包括：线圈顶层部分、线圈底层部分、敏感材料体、连接过孔、PCB上层和PCB下层；所述敏感材料体设置于所述PCB上层和所述PCB下层之间；所述线圈顶层部分设置于所述PCB上层上表面；所述线圈底层部分设置于所述PCB下层下表面；所述连接过孔穿过所述PCB上层和所述PCB下层，并连接所述线圈顶层部分和所述线圈底层部分组成MEMS线圈，从而包围所述敏感材料体；所述PCB上层和所述PCB下层之间填充绝缘填充物。本发明克服了因为一般工艺线圈体积过大导致的敏感元件体积较大的弊端,使非对角巨磁阻抗效应敏感元件平面化。

Description

一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件
技术领域
本发明涉及磁敏感元件领域，尤其涉及一种MEMS磁阻抗效应敏感元件。
背景技术
非对角GMI磁敏感元件具有较高的磁场分辨率(最高可达10-12T)，可以被应用到生物信息检测、磁安全检测、无损探伤、地磁导航、交通控制等诸多方面。在现有的可小型化(尺寸可小于10mm*10mm*10mm)的磁场传感器中非对角GMI磁敏感元件具有最高的分辨率。但是由于其构造上存在一个信号拾取线圈，导致了其尺寸的微小化制约于线圈的尺寸。所以非对角GMI磁敏感元件的尺寸无法像霍尔元件那样小至一个芯片的大小。这就限制了其在一些场合的应用。
因此，目前市场上亟需设计一种新的非对角GMI磁敏感元件。
发明内容
本发明提出了一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，采用印刷电路的布线工艺制作敏感元件的信号拾取线圈和敏感材料，实现了非对角巨磁阻抗效应敏感元件的微型化。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，包括：线圈顶层部分、线圈底层部分、敏感材料体、连接过孔、PCB上层和PCB下层；所述敏感材料体设置于所述PCB上层和所述PCB下层之间；所述线圈顶层部分设置于所述PCB上层上表面；所述线圈底层部分设置于所述PCB下层下表面；所述连接过孔穿过所述PCB上层和所述PCB下层，并连接所述线圈顶层部分和所述线圈底层部分组成MEMS线圈，包围所述敏感材料体；所述PCB上层和所述PCB下层之间填充绝缘填充物。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述敏感材料体为具有磁阻抗效应的材料。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述PCB上层和所述PCB下层为刚性材料或柔性材料。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述敏感材料体的形状为薄膜、块体或丝状。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述MEMS线圈的导线直径和导线之间间隔为电路板的最小线径和线距。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件的外表面覆盖有绝缘覆盖层。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，交流驱动信号加于所述敏感材料体的两端。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，传感器信号从所述MEMS线圈的两端取得。
本发明提出的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件中，所述线圈底层部分倾斜设置，其上端与所述线圈顶层部分对应部分导线上端相对，其下端与所述线圈顶层部分的另一相邻平行导线下端相对。
本发明的目的在于提供一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件及其制备方法，本发明制备方法采用一些微机械的制备方法克服线圈带来的尺寸问题就可以很好的拓宽非对角GMI磁敏感元件在要求敏感元件微形化方面的应用。
本发明克服了因为一般工艺线圈体积过大导致的敏感元件体积较大的弊端,使非对角巨磁阻抗效应敏感元件平面化。
附图说明
图1是本发明微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件的俯视图。
图2是本发明微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件的横截面图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明提出了一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，包括：线圈顶层部分1、线圈底层部分2、敏感材料体3、连接过孔4、PCB上层5和PCB下层6。
本发明中，敏感材料体3设置于PCB上层5和PCB下层6之间，敏感材料体3为具有磁阻抗效应的材料。
本发明中，线圈顶层部分1设置于PCB上层5上表面；线圈底层部分2设置于PCB下层6下表面；线圈底层部分2倾斜设置，其上端与线圈顶层部分1对应部分导线a上端相对，其下端与线圈顶层部分1的另一相邻平行导线b下端相对。
本发明中，连接过孔4穿过PCB上层5和PCB下层6，并连接线圈顶层部分1和线圈底层部分2组成MEMS线圈，从而包围敏感材料体3。
本发明中，本发明中，PCB上层5和PCB下层6为刚性材料或柔性材料，PCB上层5和PCB下层6之间填充绝缘填充物7。
本发明中，敏感材料体3的形状为薄膜、块体或丝状。
本发明中，传感器信号10从MEMS线圈的两端取得。
本发明中，交流驱动信号9加于敏感材料体3的两端。
本发明中，MEMS线圈的最小导线直径和导线之间最小间隔为电路板的最小线径和线距。
本发明中，微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件的外表面覆盖有绝缘覆盖层8。
如图1所示的非对角GMI磁敏感元件采用敏感材料体外套线圈的结构，其中交流驱动信号9加在敏感材料体3两端，传感器信号从线圈顶层部分1和线圈底层部分2的两端取得。
如图2所示敏感原件横截面图，制备过程为，首先在PCB上层5的上表面上制备线圈顶层部分1，然后在PCB上层5的下表面制备敏感器材料体3。
如图2所示，制备敏感材料体3横截面平行线圈顶层部分1和线圈底层部分2，长度短于线圈且位于线圈顶层部分1和线圈底层部分2之中。敏感材料体3另一端直接连接PCB下层6。PCB上层5和PCB下层6之间的空隙用绝缘填充材料7填充以固定整个结构。对应线圈顶层部分1在PCB下层6的下表面上制备线圈底层部分2。
如图1所示，线圈底层部分2倾斜设置，其上端和线圈顶层部分1的对应部分导线a上端相对，下端和线圈顶层部分1的另一相邻平行导线b下端相对。通过过孔4将这些相对的导线端点连接起来，并重复该结构就构成了完整的螺线管型MEMS线圈，包围敏感材料体3。最后在整个器件外表面涂上绝缘覆盖层8完成MEMS巨磁阻抗效应敏感元件的制备。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.一种微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，包括：线圈顶层部分(1)、线圈底层部分(2)、敏感材料体(3)、连接过孔(4)、PCB上层(5)和PCB下层(6)；
所述敏感材料体(3)设置于所述PCB上层(5)和所述PCB下层(6)之间；
所述线圈顶层部分(1)设置于所述PCB上层(5)上表面；
所述线圈底层部分(2)设置于所述PCB下层(6)下表面；
所述连接过孔(4)穿过所述PCB上层(5)和所述PCB下层(6)，并连接所述线圈顶层部分(1)和所述线圈底层部分(2)组成MEMS线圈，从而包围所述敏感材料体(3)；
所述PCB上层(5)和所述PCB下层(6)之间填充绝缘填充物(7)。
2.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述敏感材料体(3)为具有磁阻抗效应的材料。
3.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述PCB上层(5)和所述PCB下层(6)为刚性材料或柔性材料。
4.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述敏感材料体(3)的形状为薄膜、块体或丝状。
5.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述MEMS线圈的导线的最小直径和导线之间的最小间隔为电路板的最小线径和线距。
6.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件的外表面覆盖有绝缘覆盖层(8)。
7.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，交流驱动信号(9)加于所述敏感材料体(3)的两端。
8.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，传感器信号(10)从所述MEMS线圈的两端取得。
9.如权利要求1所述的微型非对角巨磁阻抗效应敏感元件，其特征在于，所述线圈底层部分(2)其上端与所述线圈顶层部分(1)对应部分导线(a)上端相对，其下端与所述线圈顶层部分(1)的另一相邻平行导线(b)下端相对。
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