一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，包括硅基片、以及設(shè)置在硅基片上的MR傳感器單元串、矩形軟鐵磁磁通集中器、蛇形補(bǔ)償線圈、連接電路和焊盤，MR傳感器單元串互連接成推挽式傳感器電橋，MR傳感器單元串設(shè)置在相鄰兩個(gè)軟鐵磁磁通集中器之間間隙的下方，蛇形補(bǔ)償線圈具有正極電流帶和負(fù)極電流帶，焊盤將傳感器橋臂和蛇形補(bǔ)償線圈連接到封裝結(jié)構(gòu)。該傳感器還包括螺旋初始化線圈，該線圈放置在封裝襯底上，傳感器芯片放置在初始化線圈上，用于減少磁滯。本實(shí)用新型磁電阻傳感器尺寸更小，成本更低，提高了傳感器動(dòng)態(tài)范圍、線性度，減少磁滯，使得在閉環(huán)模式下運(yùn)行磁場(chǎng)傳感器變得更加容易。
【專利說明】
一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及磁場(chǎng)傳感器，尤其涉及一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁傳感器的許多應(yīng)用需要閉環(huán)操作，這樣可以提高傳感器動(dòng)態(tài)范圍和線性度，并能夠減少磁滯。晶圓級(jí)補(bǔ)償線圈的應(yīng)用使得在閉環(huán)模式下運(yùn)行磁傳感器變得更加容易。
[0003]典型的補(bǔ)償線圈(霍尼韋爾公司稱為偏置條)通過是把一個(gè)大的蛇形線圈放置在傳感器切片的上方。這樣，空間利用率低下，使傳感器實(shí)際尺寸遠(yuǎn)大于所需要的尺寸?；裟犴f爾公司的AMR傳感器芯片，利用偏置條和復(fù)位線圈產(chǎn)生正交磁場(chǎng)，可以提高靈敏度和線性度(置位/復(fù)位線圈)，并提供閉環(huán)操作(偏置條)的能力。但AMR傳感器元件面積較大，并且成本較高。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?01620296367.7、實(shí)用新型名稱為“一種具有初始化線圈封裝的磁電阻傳感器”的實(shí)用新型專利使用了一種螺旋初始化線圈，初始化線圈設(shè)置在所述的基板上，減少了傳感器的磁滯和漂移。
[0005]本實(shí)用新型提出了一種在磁電阻傳感器中高效利用空間的晶圓級(jí)補(bǔ)償線圈，該補(bǔ)償線圈使用蛇形盤繞圖案，直接在晶圓上沉積刻蝕形成，用于在閉環(huán)模式下驅(qū)動(dòng)傳感器。本實(shí)用新型的磁電阻傳感器以LGA形式封裝于襯底上，包含有用于磁滯的控制的蛇形初始化線圈。因?yàn)長GA襯底的尺寸沒有因?yàn)槌跏蓟€圈而增加，并且如果使用蛇形補(bǔ)償線圈，傳感器切片的尺寸比預(yù)期的要小，使得傳感器空間利用率提高，結(jié)構(gòu)緊湊，從而有效降低成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器。
[0007]本實(shí)用新型是根據(jù)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:包括硅基片，以及設(shè)置在硅基片上的MR傳感器單元串、矩形軟鐵磁磁通集中器、蛇形補(bǔ)償線圈、連接電路和焊盤;所述的MR傳感器單元串互連接成推挽式傳感器電橋，所述的MR傳感器單元串設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述的軟鐵磁磁通集中器之間的間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈設(shè)置在所述的MR傳感器單元串的上方、且在所述的軟鐵磁磁通集中器之間間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈具有通過所述的MR傳感器單元串的正極電流帶和通過矩形軟鐵磁磁通集中器的負(fù)極電流帶，所述的焊盤將傳感器橋臂和蛇形補(bǔ)償線圈連接到封裝結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述的磁電阻傳感器放置在一個(gè)PCB襯底上形成傳感器芯片，所述的PCB襯底包含螺旋初始化線圈，所述的傳感器芯片設(shè)置在所述的螺旋初始化線圈的頂部，通過螺旋初始化線圈所述的傳感器橋臂的電流的方向平行于傳感器芯片的敏感軸方向。
[0010]所述的PCB襯底還包括引線焊盤和導(dǎo)電跡線，所述的引線焊盤和導(dǎo)電跡線用于將傳感器互連成一個(gè)推挽式傳感器電橋，引線焊盤設(shè)置在PCB襯底的底部，傳感器芯片和引線焊盤采用塑料或者樹脂封裝在PCB襯底的頂端。[0011 ]優(yōu)選地，所述的MR傳感器單元串互連接成推挽式全橋電路。
[0012]優(yōu)選地，所述的磁電阻傳感器采用LGA封裝結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選地，所述磁電阻傳感器包括ASIC專用集成電路，所述ASIC專用集成電路和所述傳感器電橋之間電連接。
[0014]優(yōu)選地，使用一個(gè)引線框，所述磁電阻傳感器設(shè)置在所述的引線框上。
[0015]優(yōu)選地，所述的引線框封裝在塑料中。
[0016]優(yōu)選地，還包括第一絕緣層、第二絕緣層、鈍化層，所述的第一絕緣層覆蓋所述的MR磁電阻元件串，所述的第二絕緣層覆蓋所述的蛇形補(bǔ)償線圈，所述的鈍化層沉積在整個(gè)傳感器芯片上。
[0017]本實(shí)用新型的磁電阻傳感器的尺寸更小，成本更低，提高了磁電阻傳感器動(dòng)態(tài)范圍、線性度，并能夠減少滯后，使得在閉環(huán)模式下運(yùn)行磁場(chǎng)傳感器變得更加容易。
【附圖說明】

[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器分布示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器分布俯視示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器的通量線的模擬示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型沒有矩形軟鐵磁磁通集中器的磁力線的示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)增益比較示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一的LGA封裝的示意圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例一的LGA封裝的電路不意圖；
[0026]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例二的LGA封裝使用初始化線圈的示意圖；
[0027]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例二的LGA封裝使用初始化線圈的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0029]圖1為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器分布示意圖，包括硅基片I，矩形軟鐵磁磁通集中器4，第一絕緣層2，第二絕緣層3，MR傳感器單元串6，蛇形補(bǔ)償線圈7，鈍化層5，所述的MR傳感器單元串6互連接成推挽式傳感器電橋，所述的MR傳感器單元串6設(shè)置在相鄰兩個(gè)軟鐵磁磁通集中器4之間間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈7設(shè)置在所述的MR傳感器單元串6的上方、且在相鄰兩個(gè)所述的軟鐵磁磁通集中器4之間間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈7具有通過MR傳感器單元串6的正極電流帶和通過矩形軟鐵磁磁通集中器的負(fù)極電流帶，焊盤將傳感器橋臂和蛇形補(bǔ)償線圈連接到封裝結(jié)構(gòu)。第一絕緣層2覆蓋所述的MR傳感器單元串6，第二絕緣層3覆蓋所述的蛇形補(bǔ)償線圈7。所述的鈍化層5沉積在整個(gè)傳感器芯片上。
[0030]圖2為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器分布俯視示意圖，其中，10為連接MR傳感器單元串的連接線，11表示反饋線圈接觸電極，12為傳感器橋臂的負(fù)接觸電極，13為傳感器橋臂的正接觸電極，14為另一個(gè)傳感器橋臂的正接觸電極，15為另一個(gè)傳感器橋臂的負(fù)接觸電極，所述的MR傳感器單元串設(shè)置在矩形軟鐵磁磁通集中器之間的間隙，MR傳感器單元串之間電連接。所述的焊盤將傳感器橋臂和蛇形補(bǔ)償線圈連接到封裝結(jié)構(gòu)。
[0031]圖3為本實(shí)用新型的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器的磁力線的模擬示意圖，其中21表示MR傳感器單元位于蛇形補(bǔ)償線圈產(chǎn)生正電流位置的下方，其中，所述MR傳感器單元由MR傳感器單元串組成，22表示磁力線。根據(jù)附圖3所示，矩形軟鐵磁磁通集中器設(shè)置在蛇形補(bǔ)償線圈的上端，隨著電流流進(jìn)如圖所示的方向，在矩形軟鐵磁磁通集中器產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是向右的。同樣地，MR傳感器單元設(shè)置在矩形軟鐵磁磁通集中器的下方并在蛇形補(bǔ)償線圈的間隙處，有個(gè)相反的電流極性。通過這樣的設(shè)置，來自蛇形補(bǔ)償線圈的MR傳感器單元的磁場(chǎng)也是朝右的。當(dāng)矩形軟鐵磁磁通集中器的間隙足夠小時(shí)，矩形軟鐵磁磁通集中器上方向朝右的磁場(chǎng)聚集在處于間隙中的MR傳感器單元，增加在MR傳感器單元的蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)。這種設(shè)置方式增強(qiáng)了蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)，并提高了蛇形補(bǔ)償線圈的效率。
[0032]圖4為沒有矩形軟鐵磁磁通集中器的磁力線的示意圖，如附圖所示，當(dāng)沒有矩形軟鐵磁磁通集中器時(shí)，磁場(chǎng)的分布是不同的，在MR傳感器單元串之間的蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)沒有增加到MR傳感器單元串的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)增益比MR磁電阻元件所處位置的磁場(chǎng)要小。因此，效率是很低的。
[0033]圖5為本實(shí)用新型蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)增益比較示意圖，其中深色表示為設(shè)置有矩形軟鐵磁磁通集中器時(shí)的蛇形補(bǔ)償線圈磁場(chǎng)的增益示意圖，在磁電阻傳感器中間的磁場(chǎng)增益大于lG/mA，淺色表示未設(shè)置有矩形軟鐵磁磁通集中器時(shí)的蛇形補(bǔ)償線圈磁場(chǎng)的增益示意圖，在MR磁電阻傳感器中間的磁場(chǎng)增益大約為0.8G/mA，因此，從圖中可以看出，矩形軟鐵磁磁通集中器對(duì)于蛇形補(bǔ)償線圈磁場(chǎng)增益是很大的影響，蛇形補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)效率通過矩形軟鐵磁磁通集中器而增加。
[0034]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一的LGA封裝的示意圖，16表示為襯底背面的焊盤，磁電阻傳感器的背面，17表示芯片A，18表示芯片B，所述的芯片B為芯片A翻轉(zhuǎn)180度得到的，PCB采用LGA封裝的形式。從圖中可以看出，芯片A的參考層釘扎方向是從左到右，而芯片B的參考層釘扎方向與芯片A的參考層釘扎方向相反。芯片A和芯片B由多個(gè)MR傳感器單元串構(gòu)成的傳感器電橋，以及矩形軟鐵磁磁通集中器等構(gòu)成，其中MR傳感器單元串互連接成推挽式傳感器電橋，MR傳感器單元串設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述的矩形軟鐵磁磁通集中器之間間隙的下方。
[0035]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例一的LGA封裝的電路示意圖，從圖中可以看出，芯片A和芯片B構(gòu)成全橋電路，而設(shè)置在芯片A上方的補(bǔ)償線圈A的電流方向與芯片A的電流方向一致，設(shè)置在芯片B上方的補(bǔ)償線圈的電流方向與芯片B的電流方向一致。
[0036]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例二的LGA封裝使用螺旋初始化線圈的示意圖，實(shí)施例二在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，增加了螺旋初始化線圈，螺旋初始化線圈在芯片A和芯片B上產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，螺旋初始化線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與蛇形補(bǔ)償線圈的磁場(chǎng)方向相互垂直。磁電阻傳感器放置在一個(gè)PCB襯底上形成傳感器芯片，所述的PCB襯底包含螺旋初始化線圈，所述的傳感器芯片設(shè)置在所述的螺旋初始化線圈的頂部，通過螺旋初始化線圈傳感器橋臂的電流的方向平行于傳感器芯片的敏感軸方向。
[0037]所述的PCB襯底還包括引線焊盤和導(dǎo)電跡線，所述的引線焊盤和導(dǎo)電跡線用于將MR傳感器單元串互連成一個(gè)推挽式傳感器電橋，引線焊盤設(shè)置在PCB襯底的底部，傳感器芯片和引線焊盤采用塑料或者樹脂封裝在PCB襯底的頂端。
[0038]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例二的LGA封裝使用螺旋初始化線圈的電路示意圖，如圖所示，芯片A和芯片B構(gòu)成了全橋電路，而設(shè)置在芯片A上方的補(bǔ)償線圈A的電流方向與芯片A的電流方向一致，設(shè)置在芯片B上方的補(bǔ)償線圈的電流方向與芯片B的電流方向一致，所述的初始化線圈與補(bǔ)償線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是相互垂直的。
[0039]基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。盡管本實(shí)用新型就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本實(shí)用新型的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種變化和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:包括硅基片，以及設(shè)置在硅基片上的MR傳感器單元串、矩形軟鐵磁磁通集中器、蛇形補(bǔ)償線圈、連接電路和焊盤;所述的MR傳感器單元串互連接成推挽式傳感器電橋，所述的MR傳感器單元串設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述的軟鐵磁磁通集中器之間間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈設(shè)置在所述的MR傳感器單元串的上方、且在相鄰兩個(gè)所述的軟鐵磁磁通集中器之間間隙的下方，所述的蛇形補(bǔ)償線圈具有通過所述的MR傳感器單元串的正極電流帶和通過矩形軟鐵磁磁通集中器的負(fù)極電流帶，所述的焊盤將傳感器橋臂和蛇形補(bǔ)償線圈連接到封裝結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:所述的磁電阻傳感器放置在一個(gè)PCB襯底上形成傳感器芯片，所述的PCB襯底包含螺旋初始化線圈，所述的傳感器芯片設(shè)置在所述的螺旋初始化線圈的頂部，通過螺旋初始化線圈所述的傳感器橋臂的電流的方向平行于傳感器芯片的敏感軸方向。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:所述的PCB襯底還包括引線焊盤和導(dǎo)電跡線，所述的引線焊盤和導(dǎo)電跡線用于將MR傳感器單元串互連成一個(gè)推挽式傳感器電橋，引線焊盤設(shè)置在PCB襯底的底部，傳感器芯片和引線焊盤采用塑料或者樹脂封裝在PCB襯底的頂端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:所述的MR傳感器單元串互連接成推挽式全橋電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:所述的磁電阻傳感器采用LGA封裝結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:包括ASIC專用集成電路，所述ASIC專用集成電路和所述傳感器電橋之間電連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:使用一個(gè)引線框，所述磁電阻傳感器設(shè)置在所述的引線框上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:所述的引線框封裝在塑料中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有補(bǔ)償線圈的磁電阻傳感器，其特征在于:還包括第一絕緣層、第二絕緣層、鈍化層，所述的第一絕緣層覆蓋所述的MR傳感器單元串，所述的第二絕緣層覆蓋所述的蛇形補(bǔ)償線圈，所述的鈍化層沉積在整個(gè)傳感器芯片上。
【文檔編號(hào)】G01R33/09GK205720615SQ201620545495
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】詹姆斯·G·迪克
【申請(qǐng)人】江蘇多維科技有限公司