[发明专利]一种交叉指状Y轴磁电阻传感器

说明书

技术领域

本发明涉及磁性传感器领域，特别涉及一种交叉指状Y轴磁电阻传感器。

背景技术

在两轴和三轴磁性罗盘芯片设计过程中，需要同时用到X轴和Y轴磁敏传感器，对于磁电阻类型的传感单元，一般具有单一的敏感磁场方向，例如为X方向磁场敏感，对于Y方向磁场敏感的获得，一般采用将X方向磁场敏感传感单元旋转90度，以此来获得Y方向磁场敏感单元，其次，为了提高X或者Y轴磁电阻传感器的磁场灵敏度，通常采用推挽式电桥，其中推臂和腕臂采用分立制造的形式，即将其中的一个相对于另一个相对旋转180度，而后在推臂和腕臂的切片之间采用飞线的形式进行连接。

以上提出的Y轴磁电阻传感器主要存在如下问题：

1）在同一平面上同时制备X和Y轴磁电阻传感器时，由于X和Y轴磁电阻传感器都为分立元件，因此无法实现集成制造，增加了工艺的负责性，并影响了两轴或三轴传感器的测量精度。2）推臂和腕臂无法实现集成制造的工艺，采用分立切片飞线连接的工艺，同样增加了工艺的复杂性，影响传感器的测量精度。

发明内容

为了解决以上存在的问题，本发明提出了一种交叉指状Y轴磁电阻传感器，采用交叉指状的软磁通量集中器来实现磁路的改变，实现将Y磁场转变成-X和X方向的磁场分量，且分别作用于推磁电阻传感单元和挽磁电阻传感单元，实现Y磁场信号的增强输出，而当X磁场通过时，作用在推磁电阻传感单元和挽磁电阻传感单元上的X向磁场分量可以实现抵消。

本发明所提出的一种交叉指状Y轴磁电阻传感器，包括衬底、位于衬底之上的第一梳状软磁通量集中器、第二梳状软磁通量集中器及推挽式磁电阻传感单元电桥；

所述第一梳状软磁通量集中器的第一梳齿和第一梳座和所述第二梳状软磁通量集中器的第二梳齿和第二梳座均为矩形，所述第一梳齿和所述第二梳齿长轴和短轴分别平行于Y轴和X轴，所述第一梳座和第二梳座长轴和短轴分别平行于X轴和Y轴；

所述第一梳状软磁通量集中器和所述第二梳状软磁通量集中器之间形成交叉指状结构，相邻所述第一梳齿和所述第二梳齿之间依次交替形成第一间隙和第二间隙，且所述第二梳齿与所述第一梳座之间、所述第一梳齿与所述第二梳座之间也形成间隙；

推挽式磁电阻传感单元电桥包括推、挽磁电阻传感单元串，所述推、挽磁电阻传感单元串均包括多个串联和/或并联的磁电阻传感单元，且平行于Y轴方向，并交替位于所述第一间隙和第二间隙内,所述推、挽磁电阻传感单元串分别电连接成推臂和挽臂，所述推臂和挽臂包含的所述磁电阻传感单元串数量相同，且所述推臂和挽臂电连接成推挽式磁电阻传感单元电桥，所述磁电阻传感单元具有X向磁场敏感方向。

还包括校准线圈和/或重置线圈，所述校准线圈包括平行于所述推、挽磁电阻传感单元串的校准直导线，当校准电流通过所述校准线圈时，在所述推、挽磁电阻传感单元串处分别产生沿X和-X方向幅度相同的校准磁场分量；所述重置线圈包括垂直于所述推、挽磁电阻传感单元串的重置直导线，当重置线圈通重置电流时，在所有磁电阻传感单元处沿Y方向或-Y方向产生幅度相同磁场分量。

所有所述第一梳齿尺寸相同，所有所述第二梳齿尺寸相同，所有所述第一间隙尺寸相同，所有所述第二间隙尺寸相同，所述第一间隙尺寸和所述第二间隙尺寸相同。

所述磁电阻传感单元为GMR自旋阀或者TMR传感单元，其中钉扎层方向平行于Y轴方向，自由层方向为平行于X轴方向。

没有外加磁场时，所述磁电阻传感单元通过永磁偏置，双交换作用、形状各向异性或者任意结合来使磁性自由层的磁化方向与磁性钉扎层的磁化方向垂直。

所述推挽式磁电阻传感单元电桥为半桥、全桥或者准桥。

所述第一梳齿数量为2*N+1时，N为大于1的整数，所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串交替分布在2*N个所述第一间隙和所述第二间隙内。

所述第一梳齿数量为2*N+2时，N为大于1的整数，所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串交替分布在除位于正中间的所述第一间隙和所述第二间隙之外的其他2*N个所述第一间隙和所述第二间隙内。

所述第一梳齿数量为2时，所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串交替的分布在所述第一间隙和所述第二间隙内。

任一个所述推磁电阻传感单元串均有一个与之相对于所述第一梳状软磁通量集中器的X轴中心线对称的所述挽磁电阻传感单元串。

随着所述第一梳齿宽度Lx10和所述第二梳齿宽度Lx2之和相对于所述第一间隙、所述第二间隙宽度gapy的比率（Lx10+Lx20）/gapy增加，所述推挽式磁电阻传感单元电桥增益增加。