[发明专利]一种微型非晶丝GMI磁传感器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型非晶丝GMI磁传感器及其加工方法，属于磁传感器领域。

背景技术

高精度弱磁探测技术是现代探测技术的重要组成部分，它被广泛应用于航空探潜、海洋监测、地下和水下铁磁物体的探测、地震预测、地磁匹配导航、飞机发动机零部件精密无损检测以及医学上的核磁共振等各个领域。与传统的磁场传感器如基于巨磁电阻效应(GMR)、霍尔效应、磁通门和超导量子干涉等磁传感器相比，非晶丝GMI磁传感器具有灵敏度高、体积小、响应速度快、磁滞小以及功耗低等优点,在微弱磁场测量等领域具有广阔的应用前景。

采用传统工艺制造非晶丝磁传感器，需要首先在非晶丝上缠绕漆包线线圈，然后将缠绕有线圈的非晶丝焊接到PCB板的焊盘上，采用这种工艺制造的非晶丝GMI磁传感器体积较大，还需要进一步微小型化。从制造工艺来说，在缠绕线圈的过程中会使非晶丝弯曲并产生应力，使器件的性能下降而且加工一致性差；非晶丝与PCB焊盘的焊接技术通常采用锡焊、电阻焊或者超声压焊工艺，采用此种焊接工艺制造的器件阻抗一致性差，这两点严重影响了非晶丝GMI磁传感器的性能以及器件一致性。而MEMS微纳制造技术加工出的器件尺寸可以达到纳米级，同时能精确控制器件的电气特性和阻抗参数，因此可以将MEMS工艺运用在制作非晶丝磁传感器上以实现磁传感器的微型化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有磁传感器体积较大，加工一致性较差的问题，提供一种微型非晶丝GMI磁传感器及其加工方法。该发明具有体积小、灵敏度高、响应速度快、可批量生产等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微型非晶丝GMI磁传感器，包括：硅衬底、线圈、包裹非晶丝两端的铜、非晶丝、非晶丝两端引线、微结构线圈两端引线；

连接关系：在硅衬底上固定安装线圈和包裹非晶丝两端的铜；非晶丝固定在包裹非晶丝两端的铜内，并悬空放置在线圈中间；所述线圈等间距分布，且线圈与非晶丝形成夹角；包裹非晶丝两端的铜的顶端侧壁上带有非晶丝两端引线；靠近包裹非晶丝两端的铜的线圈顶端侧壁上带有微结构线圈两端引线；

还包括负光刻胶，负光刻胶涂在硅衬底上部将所有部件包裹其中，需保证线圈顶面、包裹非晶丝两端的铜的顶面、非晶丝两端引线和微结构线圈两端引线裸露在外；

所述线圈的数量至少为两个；

方法一：一种微型非晶丝GMI磁传感器的加工方法，具体步骤如下：

步骤一、清洗处理硅衬底；

步骤二、在硅衬底正面采用磁控溅射的方法溅射Cr/Cu种子层；

步骤三、依次进行旋涂正光刻胶、烘胶、曝光、显影3min，形成线圈底层导线凹槽；

步骤四、将铜电镀在凹槽处形成线圈的微结构线圈底层导线；

步骤五、用丙酮去掉正光刻胶，露出种子层；

步骤六、在底层导线上方横置非晶丝并将其固定；

步骤七、在非晶丝两端电镀铜,使非晶丝两端与硅衬底上的Cr/Cu种子层连接并将非晶丝引线覆盖在内；

步骤八、涂一层较厚的正光刻胶，烘胶、曝光、显影，形成微电感柱子深槽；

步骤九、将铜电镀在微电感柱子深槽处形成线圈的微结构线圈柱子；

步骤十、丙酮去掉正光刻胶，刻蚀种子层；

步骤十一、旋涂负光刻胶，并对光刻胶减薄、抛光至露出微结构线圈柱子；

步骤十二、在负光刻胶上溅射一层Cr/Cu种子层，并旋涂正光刻胶、烘胶、曝光、显影，得到顶层导线凹槽；

步骤十三、将铜电镀在顶层导线凹槽处形成线圈的微结构线圈顶层导线；

步骤十四、丙酮去掉正光刻胶，刻蚀种子层，即得到微型非晶丝GMI磁传感器。

方法二：一种微型非晶丝GMI磁传感器的加工方法，具体步骤如下：

步骤一、清洗处理硅衬底；

步骤二、在硅衬底正面采用磁控溅射的方法溅射Cr/Cu种子层；

步骤三、依次进行旋涂正光刻胶、烘胶、曝光、显影3min，形成底层导线凹槽；

步骤四、将铜电镀在凹槽处形成线圈的微结构线圈底层导线；

步骤五、用丙酮去掉正光刻胶，露出种子层；

步骤六、在底层导线上方横置非晶丝并将其固定；

步骤七、在非晶丝两端电镀铜,使非晶丝两端与硅衬底上的Cr/Cu种子层连接并将非晶丝引线覆盖在内；

步骤八、涂一层较厚的正光刻胶、烘胶、曝光、显影，形成微电感柱子深槽；

步骤九、将铜电镀在微电感柱子深槽处形成线圈的微结构线圈柱子；