CN209605842U - 一种磁电阻惯性传感器芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁电阻惯性传感器芯片，包括基底、振动隔膜、感应磁电阻、至少一个永磁薄膜，振动隔膜覆盖在基底的一侧表面，感应磁电阻和永磁薄膜设置于振动隔膜远离基底的表面，在振动隔膜远离基底的表面还设置有接触电极，感应磁电阻通过连接引线与接触电极连接；基底包括刻蚀形成的空腔，感应磁电阻与永磁薄膜之一或者全部设置于空腔在振动隔膜的垂直投影区域内。本实用新型磁电阻惯性传感器芯片的永磁薄膜产生的磁场在感应磁电阻的灵敏度方向分量产生变化，使感应磁电阻的阻值产生变化，造成输出电信号变化。本实用新型利用磁电阻的高灵敏度及高频响特性，提高输出信号强度及频率响应，有利于微弱压力、振动或加速度及高频振动的检测。

Description

一种磁电阻惯性传感器芯片

技术领域

本实用新型涉及磁性传感器领域，特别涉及一种磁电阻惯性传感器芯片。

背景技术

近年来，用于测量加速度，振动，压力的惯性传感器芯片在各个领域得到广泛关注。其中振动传感器领域又可细分为固体振动检测，包括建筑振动，机械振动；液体振动检测，包括水听声纳；以及气体振动，包括麦克风应用等领域。现有的惯性传感器芯片，主要基于硅基电容型，压电型，硅基压阻型等原理，将加速度，振动，压力等待测力学物理量转换为电压或电流信号加以测量。其中硅基电容型温度稳定良好，灵敏度较高，温度稳定性较好，但响应频带较窄；压电型温度稳定性及时间稳定性优秀，线性范围宽，但灵敏度较低；硅基压阻型灵敏度高，动态响应大，可测量微小压力，但温度稳定性差；此外上述技术在针对20MHz 以上频率振动信号检测基本为盲区。

磁电阻材料，具体而言包含具有钉扎层、自由层、非磁性隧道势垒层结构的隧道结磁电阻(TMR)，具有钉扎层、自由层、非磁性导电间隔层结构的巨磁电阻 (GMR)，以及具有磁各向异性层结构的各项异性磁电阻(AMR)。磁电阻材料作为磁场检测元件，具有优秀的频率响应特性，良好的温度特性，以及高的灵敏度，结合适合的力学传递结构及励磁结构，可用于特定惯性参数测量。然而，惯性参数测量中，励磁结构和磁电阻元件分属空间不同平面的设计，除能简化部分生产工艺的优势外，会造成总体良率不高，测量线性区间减小，力学传递结构、励磁结构、磁电阻元件相对空间位置调整受限，继而造成性能调整受限等诸多不足。

实用新型内容

针对目前加速度传感器对于微弱压力及高频振动检测信号微弱甚至无法检出的现状，本实用新型基于TMR/GMR/AMR磁电阻材料自身阻值对于外部磁场变化快速响应的特性，以及TMR/GMR/AMR自身优秀的温度特性，结合磁性或非磁性振动隔膜，提出一种能够测量微小高频振动，压力或加速度信号的高灵敏度高频测量的磁电阻惯性传感器芯片，该磁电阻惯性传感器芯片以磁电阻为敏感材料，将信号发射源永磁薄膜与信号接收源磁电阻设置于同一水平面，最大化信号线性区间，利用磁电阻对永磁薄膜磁场变化造成的电阻值变化，将机械运动转换为电信号，从而精确获得待测振动、加速度或压力信号。

本实用新型是根据以下技术方案实现的：

一种磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，包括基底、振动隔膜、感应磁电阻、至少一个永磁薄膜，其中：

所述振动隔膜覆盖在所述基底的一侧表面，所述感应磁电阻和所述永磁薄膜设置于所述振动隔膜远离所述基底的表面，在所述振动隔膜远离所述基底的表面还设置有接触电极，所述感应磁电阻通过连接引线与所述接触电极连接；

所述基底包括刻蚀形成的空腔，所述感应磁电阻与所述永磁薄膜之一或者全部设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内，所述永磁薄膜产生的磁场在所述感应磁电阻的灵敏度方向分量产生变化，使所述感应磁电阻的阻值产生变化，从而造成输出电信号变化。

优选地，所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的中部位置，或

所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内的内边沿，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影有区域的中部位置，或

所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的中部位置，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域。

优选地，还包括参考磁电阻，所述参考磁电阻位于所述振动隔膜远离所述基底的表面，并设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，所述参考磁电阻和所述感应磁电阻通过封装引线连接为全桥或半桥结构。

优选地，所述参考磁电阻远离所述振动隔膜的一侧设置有包含软磁材料的磁屏蔽层，所述磁屏蔽层覆盖所述参考磁电阻。

优选地，所述参考磁电阻和所述感应磁电阻为隧道结磁阻、巨磁阻或各向异性磁阻。

优选地，还包括封装结构，所述封装结构由封装基板和封装外壳构成，所述基底位于由所述封装基板和所述封装外壳构成的腔体内，并固定在所述封装基板上。

优选地，所述封装外壳包括一层或多层由软磁材料构成的磁场屏蔽壳体，或者一层或多层由金属箔构成的电场屏蔽壳体或者由所述磁场屏蔽壳体和所述电场屏蔽壳体堆叠构成的壳体。

优选地，所述封装基板或所述封装外壳设置有至少一个开孔。

优选地，所述振动隔膜的厚度为0.001μm～1000μm，所述空腔与所述振动隔膜的接触面边沿为圆形、椭圆形、矩形或者平行四边形，所述空腔与所述振动隔膜的接触面的外切矩形长宽比的范围为20:1～1:1，其中所述接触面的外切矩形宽的范围为0.1μm～2000μm。

优选地，所述振动隔膜包括多个刻蚀形成的通孔。

优选地，所述永磁薄膜为一层或多层硬磁材料，或由软磁材料和反铁磁材料组成复合单元构成软磁和反铁磁的n层交替层叠结构，或由软磁材料和硬磁磁材料组成复合单元构成软磁和硬磁的n层交替层叠结构，其中n为自然数，硬磁材料包括CoPt、CoCrPt、FePt中的至少一种，软磁材料包括FeCo、NiFe中的至少一种，反铁磁材料包括PtMn、IrMn中的至少一种。

优选地，所述永磁薄膜充磁方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面，所述感应磁电阻灵敏度方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面。

优选地，所述传感器芯片包含反馈线圈；

反馈线圈为平面刻蚀线圈，所述平面刻蚀线圈位于所述振动隔膜的远离所述基底一侧的表面，并设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，

或者所述反馈线圈为绕线线圈，所述绕线线圈位于所述永磁薄膜的正上方，或者位于所述永磁薄膜的正下方并设置在所述空腔的下方或者空腔内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型利用振动隔膜传导外界压力、振动或加速度的变化，使用磁电阻作为敏感材料，将振动隔膜机械运动转换为磁电阻阻值变化，将磁电阻元件和作为励磁结构的永磁薄膜设置于振动隔膜的同一表面，使磁电阻元件和永磁薄膜位于同一基准平面，方便力学传递结构振动隔膜、励磁结构永磁薄膜、磁电阻元件相对空间位置调整，有利于传感器输出信号线性区间以及传感器良率的提高；利用磁电阻的高灵敏度及高频响特性，提高输出信号强度及频率响应，有利于微弱压力、振动或加速度及高频振动的检测。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例提供的一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图2a是本实用新型实施例提供的一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图；

图2b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图；

图5a是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图；

图5b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图；

图5c是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图；

图6a是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图6b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图7a为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图7b为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图7c为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图；

图8a和图8b为本实用新型实施例提供的另外两种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图9a-图9b为本实用新型实施例提供的另外两种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图10a为本实用新型实施例提供的另外一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图11a-图11d为本实用新型实施例提供的磁电阻桥路连接方式示意图；

图12为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；

图13a-图13c是本实用新型实施例提供的另外三种磁电阻惯性传感器芯片的结构示意图；

图14a-图14f分别为永磁薄膜材料典型设置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现有技术中，磁电阻惯性传感器的永磁薄膜和感应磁电阻不在同一平面，二者为上下结构，因为振动结构材料局限，限制了相对上下位置的调整，又因为输出信号的线性性要求，限制了相对水平位置的调整，结果使设计结构非常受限。

基于上述问题，本实用新型实施例提供了一种磁电阻惯性传感器芯片。图1 是本实用新型实施例提供的一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图，图2a是本实用新型实施例提供的一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图，图2a可对应图1沿剖面线A-A’方向的剖视图；图2b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图，图2b可对应图1沿剖面线B-B’方向的剖视图；参考图1、图2a和图2b，磁电阻惯性传感器芯片包括基底101、振动隔膜(其中，图1中对应附图标记102’，图2a和图2b中对应附图标记102)、感应磁电阻105、至少一个永磁薄膜108。基底101为单晶硅、金属、陶瓷中的一种，振动隔膜覆盖在基底101的上表面，感应磁电阻105和永磁薄膜108设置于振动隔膜的上表面。可选的，振动隔膜的上表面和下表面为平面。在振动隔膜上表面设置接触电极106，感应磁电阻105通过连接引线104与接触电极106连接，基底101包括空腔103，其中空腔103可以通过对基底101进行刻蚀得到。空腔103位于振动隔膜下侧，感应磁电阻105与永磁薄膜108之一或者全部设置于空腔103在振动隔膜102的垂直投影区域内，当永磁薄膜108与感应磁电阻105产生相对位移时，永磁薄膜108产生的磁场在感应磁电阻105的灵敏度方向分量产生变化，使感应磁电阻105的阻值产生变化，从而造成输出电信号变化。需要说明的是，为使附图更加清楚，图1中只示出了与空腔对应部分的振动隔膜102’，图2a和图2b 示出了整个振动隔膜102。以下实施例中也以附图标记102’代表与空腔对应部分的振动隔膜。

本实用新型实施例中，永磁薄膜108作为励磁结构，其与感应磁电阻105 设置于振动隔膜的同一表面，使得永磁薄膜108和感应磁电阻105处于同一基准平面，因永磁薄膜108和感应磁电阻105对水平位置调整对信号线性性影响不大，故相比于传统磁电阻惯性传感器芯片，可以使得磁电阻惯性传感器芯片结构设计更加多样化，方便力学传递结构振动隔膜、励磁结构永磁薄膜、磁电阻元件相对空间位置调整。

需要说明的是，图1只是示意性地示出永磁薄膜108设置于振动隔膜中部位置，感应磁电阻105设置于空腔103在振动隔膜的垂直投影区域的以外区域的情况，本实用新型实施例对感应磁电阻105和永磁薄膜108的位置不做具体限定，只要满足感应磁电阻105与永磁薄膜108之一或者全部设置于空腔103在振动隔膜的垂直投影位置区域内即可。

本实施例提供的磁电阻惯性传感器芯片，通过利用振动隔膜传导外界压力、振动或加速度的变化，使用磁电阻作为敏感材料，将振动隔膜机械运动转换为磁电阻阻值变化，将磁电阻元件和作为励磁结构的永磁薄膜设置于振动隔膜的同一表面，使磁电阻元件和永磁薄膜位于同一基准平面，方便力学传递结构振动隔膜、励磁结构永磁薄膜、磁电阻元件相对空间位置调整，有利于传感器输出信号线性区间以及传感器良率的提高；利用磁电阻的高灵敏度及高频响特性，提高输出信号强度及频率响应，有利于微弱压力、振动或加速度及高频振动的检测。

对永磁薄膜磁场变化敏感的磁电阻为感应磁电阻，对永磁薄膜磁场变化不敏感的磁电阻为参考磁电阻，设置参考磁电阻与永磁薄膜件间隔一定距离，进而减弱永磁薄膜磁场对参考磁电阻的影响，必要时，在参考磁电阻上覆盖由软磁材料构成的磁屏蔽层107消除磁场影响，保证参考磁电阻阻值稳定。

图3是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图，图 4是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图，图4可对应图3沿剖面线C-C’方向的剖视图。参考图3和图4，本实用新型的传感器芯片还包括参考磁电阻109，参考磁电阻109位于振动隔膜的上表面，并设置于空腔103在振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，本实用新型的参考磁电阻109 和感应磁电阻105通过封装引线连接为全桥或半桥结构，或者由感应磁电阻单独构成单臂的结构。

继续参考图3和图4，参考磁电阻109上方覆盖一层包含软磁材料的磁屏蔽层107，进而屏蔽永磁薄膜108产生的磁场变化对参考磁电阻109的阻值的影响。

根据本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的参考磁电阻109和感应磁电阻105采用为隧道结磁阻、巨磁阻或各向异性磁阻。

本实用新型永磁薄膜充磁方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面，感应磁电阻灵敏度方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面。结合图4所示，根据本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的感应磁电阻灵敏度方向沿Y 方向设置，同时永磁薄膜沿Z方向充磁，磁电阻用于检测当外界压力、振动或加速度造成永磁薄膜沿Z方向发生位移时，磁电阻位置磁场在Y方向的分量，通过确定位移变化来检测压力/振动/加速度。磁电阻灵敏度方向及永磁薄膜充磁方向均可沿垂直于振动隔膜平面方向或隔膜平面内任意方向。

图5a是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图，图5b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图，图5c 是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器的结构示意图。参考图 5a-5c所示，根据本实用新型的具体实施例，本实用新型的传感器芯片还包括封装结构，其封装结构由封装基板202和封装外壳201构成，基底101位于由所述封装基板202和所述封装外壳201构成的腔体内，并固定在所述封装基板202 上。

封装结构上可设置一个或多个开孔203，用于传递外界压力或振动。当需要传递声波振动(例如麦克风)或液体/气体压力时，需要封装体开孔，让液体/气体接触到芯片。测量加速度不需要开孔。根据本实用新型的具体实施例，可根据实际应用场合的需要在封装基板202或者封装外壳201设置一个或多个开孔203，根据图5a-图5c所示，其中图5a为无开孔封装结构，图5b为开孔位于封装外壳上，图5c为开孔位于封装基板上。

此外，本实用新型的封装外壳201采用一层或多层由软磁材料构成的磁场屏蔽壳体，或者一层或多层由金属箔构成的电场屏蔽壳体或者由所述磁场屏蔽壳体和所述电场屏蔽壳体堆叠构成的壳体，可根据实际需要进行选择。

图6a是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图，图6b是本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图。图1、图6a和图6b为本实用新型三种典型隧道结磁阻惯性传感器俯视图。其中沿X 方向排布R1，R3为感应磁电阻串，R2，R4为参考磁电阻串，由接触电极106引出信号。如图1以及图6a，振动隔膜中央部位可设置永磁薄膜，充磁方向垂直与永磁隔膜表面或平行于任一对永磁隔膜边沿。如图6a感应磁电阻可位于在振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，或图1磁电阻可位于空腔在振动隔膜的垂直投影区域内的内边沿区域。振动隔膜收到外界振动/加速度/压力影响，带动永磁薄膜沿垂直于隔膜方向运动，造成磁电阻处磁场强度变化，从而引起磁电阻阻值变化。或如图6b磁电阻设置于空腔投影以内中央部位，永磁薄膜设置于空腔在振动隔膜的垂直投影区域以外，隔膜收到外界振动/加速度/压力影响，沿垂直于隔膜方向运动，造成隔膜上磁电阻与永磁薄膜相对位移，使得磁电阻处磁场强度变化，从而引起磁电阻阻值变化。

同时参考附图4，在空腔以外位置设置参考磁电阻R2、R4，参考磁电阻不受永磁薄膜产生磁场影响，在永磁薄膜产生位移造成磁场变化时保持阻值不变，参考磁电阻上方可覆盖磁屏蔽层以降低磁场变化的影响。在应用场景需要时，R1， R3联结为全桥或半桥形式，将振动转变为电信号输出。当加速度计算时，当R1、 R3构成一支路,R2、R4构成一支路,搭建为全桥时，如加速度造成永磁薄膜位移，导致R1、R3所构成支路电阻增加，R2、R4所构成支路电阻不变，全桥电压信号由零变为某正值，即得到R1、R3支路处磁场变化量，通过磁场位移关系，反推永磁薄膜位移量，结合造成该位移量的时间，即可得到加速度。

图7a为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；图7b为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；图7c 为本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的剖视图。参考图7a- 图7c，振动隔膜102刻蚀有多个通孔110，从而提高振动传递效率。通孔110 在振动隔膜上投影与磁电阻及其引线、电极投影无重叠，由于开孔在设置磁电阻及导线之后，否则造成磁电阻及导线所在区域无法设置开孔，否则磁电阻及导线将被打掉。

图8a和图8b为本实用新型实施例提供的另外两种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；图9a和图9b为本实用新型实施例提供的另外两种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；参考图8a-图8b以及图9a-图9b所示，为本实用新型典型各项异性磁阻/巨磁阻惯性传感器俯视图。磁电阻为条状或蛇形排布，并由电极引出磁电阻变化信号。振动隔膜中央部位可设置永磁薄膜，充磁方向垂直与隔膜表面或平行于任一对隔膜边沿。隔膜收到外界振动/加速度/压力影响，带动永磁薄膜沿垂直于隔膜方向运动，造成磁电阻处磁场强度变化，从而引起磁电阻阻值变化。或者将磁电阻设置于空腔投影以内中央部位，永磁薄膜设置于空腔在振动隔膜的垂直投影区域以外，隔膜收到外界振动/加速度/压力影响，沿垂直于隔膜方向运动，造成隔膜上磁电阻与永磁薄膜相对位移，使得磁电阻处磁场强度变化，从而引起磁电阻阻值变化。同时，在空腔以外位置设置参考磁电阻R2、R4，参考磁电阻不受永磁薄膜产生磁场影响，在振动隔膜产生振动时保持阻值不变，必要时，参考磁电阻R2、R4上方可设置磁屏蔽层。在应用场景需要时，参考电阻R2、R4 与感应磁电阻R1，R3联结为参考全桥或参考半桥形式，将振动转变为电信号输出。

图10a为本实用新型实施例提供的另外一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图。振动隔膜的厚度可选择为0.001μm～1000μm，空腔与振动隔膜的接触面边沿为圆形、椭圆形、矩形或者平行四边形，空腔与振动隔膜的接触面的外切矩形长宽比的范围为20:1～1:1，其中所述接触面的外切矩形宽的范围为0.1μm～ 2000μm。参考图10a，根据本实用新型的具体实施例，空腔与振动隔膜的接触面边沿为圆形构造时，磁电阻及永磁薄膜以弧形排布分别设置于空腔投影内部及外部的情况，其工作原理与联结方式与矩形隔膜设计中一致。参考磁电阻R2、 R4上方可覆盖磁屏蔽层。

图11a-图11d为本实用新型实施例提供的磁电阻桥路连接方式示意图。参考图11a-图11d，磁电阻惯性传感器芯片中，感应磁电阻和参考磁电阻的联结方式包括参考全桥、参考半桥、推挽半桥，或者由感应磁电阻单独构成单臂结构。

图12本实用新型实施例提供的另一种磁电阻惯性传感器芯片的俯视图；图 13a-图13c是本实用新型实施例提供的另外三种磁电阻惯性传感器芯片的结构示意图。参考图12以及图13a-图13c，传感器芯片可设置反馈线圈，将永磁薄膜108发生位移时造成磁电阻变化，从而带来的电压/电流变化经电路放大后，加载于反馈线圈产生与永磁薄膜108变化相等，方向相反的磁场，使得振动隔膜位于平衡点附件移动，以增大惯性传感器的测量动态范围。

其中如图12所示，磁电阻惯性传感器芯片可以设置平面刻蚀线圈111，平面刻蚀线圈111可通过平面刻蚀工艺形成，平面刻蚀线圈111位于所述振动隔膜的上表面，并设置于所述空腔与所述振动隔膜的接触面垂直投影区域的以外区域。

如图13a-图13c所示，传感器芯片可以设置绕线线圈112，同时参考磁电阻109上方可覆盖磁屏蔽层107。绕线线圈112位于永磁薄膜108的正上方，或者位于所述永磁薄膜108的正下方并设置在所述空腔103的下方或者空腔103内。

永磁薄膜可以为一层或多层硬磁材料，典型材料为CoPt，CoCrPt，FePt，或由软磁材料和反铁磁材料组成复合单元构成软磁和反铁磁的n层交替层叠结构，或由软磁材料和硬磁磁材料组成复合单元构成软磁和硬磁的n层交替层叠结构，其中n为自然数，软磁材料的典型材料FeCo、NiFe，反铁磁材料的典型材料为PtMn、IrMn。图14a-图14f分别为永磁薄膜材料典型设置示意图。具体地，如图14a-图14f所示，永磁薄膜的构成可包含：如图14a所示的单一硬磁薄膜 301，或者如图14b所示的两种或多种复合硬磁薄膜，图14b示出了包括两种硬磁薄膜301和302交替堆叠的情况；如图14c所示的软磁304/反铁磁303复合薄膜；如图14d所示的多层交叠软磁和反铁磁的n层交替层叠结构薄膜，如图 14e所示的软磁304/硬磁复合薄膜301，以及如图14f所示的多层交叠软磁和硬磁的n层交替层叠结构薄膜，其中n为自然数。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。尽管本实用新型就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本实用新型的权利要求所限定的范围，可以对本实用新型进行各种变化和修改。

Claims (13)

1.一种磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，包括基底、振动隔膜、感应磁电阻、至少一个永磁薄膜，其中：

所述振动隔膜覆盖在所述基底的一侧表面，所述感应磁电阻和所述永磁薄膜设置于所述振动隔膜远离所述基底的表面，在所述振动隔膜远离所述基底的表面还设置有接触电极，所述感应磁电阻通过连接引线与所述接触电极连接；

所述基底包括刻蚀形成的空腔，所述感应磁电阻与所述永磁薄膜之一或者全部设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内，所述永磁薄膜产生的磁场在所述感应磁电阻的灵敏度方向分量产生变化，使所述感应磁电阻的阻值产生变化，从而造成输出电信号变化。

2.根据权利要求1所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的中部位置，或

所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内的内边沿，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影有区域的中部位置，或

所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的中部位置，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域。

3.根据权利要求1所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，还包括参考磁电阻，所述参考磁电阻位于所述振动隔膜远离所述基底的表面，并设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，所述参考磁电阻和所述感应磁电阻通过封装引线连接为全桥或半桥结构。

4.根据权利要求3所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述参考磁电阻远离所述振动隔膜的一侧设置有包含软磁材料的磁屏蔽层，所述磁屏蔽层覆盖所述参考磁电阻。

5.根据权利要求3或4所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述参考磁电阻和所述感应磁电阻为隧道结磁阻、巨磁阻或各向异性磁阻。

6.根据权利要求1所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，还包括封装结构，所述封装结构由封装基板和封装外壳构成，所述基底位于由所述封装基板和所述封装外壳构成的腔体内，并固定在所述封装基板上。

7.根据权利要求6所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述封装外壳包括一层或多层由软磁材料构成的磁场屏蔽壳体，或者一层或多层由金属箔构成的电场屏蔽壳体或者由所述磁场屏蔽壳体和所述电场屏蔽壳体堆叠构成的壳体。

8.根据权利要求6中所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述封装基板或所述封装外壳设置有至少一个开孔。

9.根据权利要求1中所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述振动隔膜的厚度为0.001μm～1000μm，所述空腔与所述振动隔膜的接触面边沿为圆形、椭圆形、矩形或者平行四边形，所述空腔与所述振动隔膜的接触面的外切矩形长宽比的范围为20:1～1:1，其中所述接触面的外切矩形宽的范围为0.1μm～2000μm。

10.根据权利要求1或9中所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述振动隔膜包括多个刻蚀形成的通孔。

11.根据权利要求1或2中所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述永磁薄膜为一层或多层硬磁材料，或由软磁材料和反铁磁材料组成复合单元构成软磁和反铁磁的n层交替层叠结构，或由软磁材料和硬磁磁材料组成复合单元构成软磁和硬磁的n层交替层叠结构，其中n为自然数，硬磁材料包括CoPt、CoCrPt、FePt中的至少一种，软磁材料包括FeCo、NiFe中的至少一种，反铁磁材料包括PtMn、IrMn中的至少一种。

12.根据权利要求1或2中所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述永磁薄膜充磁方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面，所述感应磁电阻灵敏度方向在永磁薄膜平面内或垂直于永磁薄膜平面。

13.根据权利要求1所述的磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，所述传感器芯片包含反馈线圈；

反馈线圈为平面刻蚀线圈，所述平面刻蚀线圈位于所述振动隔膜的远离所述基底一侧的表面，并设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，

或者所述反馈线圈为绕线线圈，所述绕线线圈位于所述永磁薄膜的正上方，或者位于所述永磁薄膜的正下方并设置在所述空腔的下方或者空腔内。