[发明专利]一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构及其制备方法，所述磁传感器芯片抗电磁干扰结构包括并联设置在磁编码器磁码盘上的多组惠斯通双电桥结构；每组所述惠斯通双电桥结构之内的两个惠斯通电桥的电角度为90°，相邻两组所述惠斯通双电桥结构的电角度为360°；电角度定义为：用磁编码器磁传感器芯片测量码盘磁极信号时，磁传感器芯片中惠斯通电桥输出电压弦波信号对应的相位角度。本发明基于磁编码器磁码盘的磁极宽度以及磁码盘尺寸，将通用的磁传感器芯片惠斯通双电桥结构改为多组惠斯通双电桥空间并联结构，以多组惠斯通双电桥结构测量结果的均值作为输出电压值，能够有效降低磁传感器输出电压信号的波动范围，提高其抗电磁干扰性能。

技术领域

本发明涉及磁传感器芯片技术领域，特别涉及一种用于磁编码器的各向异性磁传感器芯片抗电磁干扰结构及其制备方法。

背景技术

各向异性磁电阻(AMR)效应是自旋电子学中非常重要的一种物理效应，1857年AMR效应由William Thomson在Fe和Ni中发现，1971年Hunt首次提出利用NiFe薄膜的AMR效应来制造磁盘磁头后，该效应才得到重视和研究。基于NiFe薄膜的AMR传感器芯片具有对磁场方向敏感、灵敏度高、体积小、可靠性高、温度特性好、工作频率高、耐恶劣环境能力强等优点,目前已被广泛应用于汽车定位、车载电流传感、地磁导航、磁编码器等领域。基于NiFe薄膜AMR效应的器件核心常采用Ta/NiFe/Ta结构，研究表明NiFe体系中一些杂质元素的加入容易改变薄膜性能。Pt插层就对Ta/NiFe/Ta薄膜性能有影响，Pt的引入一方面可以阻止Ta/NiFe的界面反应提高热稳定性，另一方面由于Pt的强自旋—轨道耦合作用能够提高AMR值。虽然Pt可以阻止Ta扩散并且具有强的耦合作用，但是其本身也具有一定程度的分流作用，后来氧化物在AMR体系中的作用逐渐引起人们的注意，在Ta/NiFe/Ta结构中插入MgO，经退火后，薄膜的磁电阻值有了大幅度提高。

制作AMR磁传感器芯片时，NiFe薄膜的磁电阻值固然重要，但其传感器芯片的结构设计也很重要。通常设计成惠斯通电桥结构(通用结构)，以补偿温度漂移并使信号输出加倍。图1是常用于磁编码器的惠斯通双电桥结构磁传感器芯片设计原理图，然而利用该结构的磁传感器芯片工作时其抗电磁干扰效果并不是特别好，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构及其制备方法，以提高磁传感器芯片工作时的抗电磁干扰能力。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一方面，提供了一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构，包括并联设置在磁编码器磁码盘上的多组惠斯通双电桥结构。

优选地，每组所述惠斯通双电桥结构之内的两个惠斯通电桥的电角度为90°，相邻两组所述惠斯通双电桥结构的电角度为360°；所述电角度α定义为：用磁编码器磁传感器芯片测量码盘磁极信号时，磁传感器芯片中惠斯通电桥输出电压弦波信号对应的相位角度，u＝U_mSinα，U_m为最大输出电压幅值。

优选地，所述磁传感器芯片抗电磁干扰结构中包含的惠斯通双电桥结构的组数2≤n≤15。

优选地，多组所述惠斯通双电桥结构测量结果的均值作为惠斯通电桥电压的输出电压值。

一方面，提供了一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构的制备方法，包括以下步骤：

根据磁编码器磁码盘的磁极宽度以及磁码盘尺寸，在所述磁编码器磁码盘上并联设置多组惠斯通双电桥结构。

优选地，每组所述惠斯通双电桥结构之内的两个惠斯通电桥的电角度为90°，相邻两组所述惠斯通双电桥结构的电角度为360°；所述电角度α定义为：用磁编码器磁传感器芯片测量码盘磁极信号时，磁传感器芯片中惠斯通电桥输出电压弦波信号对应的相位角度，u＝U_mSinα，U_m为最大输出电压幅值。