本发明专利技术揭示了一种磁传感装置及其磁感应方法，该第三方向(Z轴)磁传感部件包括：基底、导磁单元、感应单元、外围电路；基底的表面开有沟槽；导磁单元的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应Z轴方向的磁信号，并将该磁信号输出；感应单元设置于所述基底表面上，用以接收所述导磁单元输出的Z轴方向的磁信号，并根据该磁信号测量出Z轴方向对应的磁场强度及磁场方向。本发明专利技术提出的磁传感装置及其磁感应方法，可将X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上，具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了一种磁传感装置及其磁感应方法，该第三方向(Z轴)磁传感部件包括：基底、导磁单元、感应单元、外围电路；基底的表面开有沟槽；导磁单元的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应Z轴方向的磁信号，并将该磁信号输出；感应单元设置于所述基底表面上，用以接收所述导磁单元输出的Z轴方向的磁信号，并根据该磁信号测量出Z轴方向对应的磁场强度及磁场方向。本专利技术提出的磁传感装置及其磁感应方法，可将X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上，具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力。【专利说明】—种磁传感装置及其磁感应方法、制备工艺
本专利技术属于电子通讯
，涉及一种磁传感装置，尤其涉及一种单芯片三轴磁传感装置，本专利技术还涉及上述磁传感装置的磁传感设计方法；同时，本专利技术进一步涉及上述磁传感装置的制备工艺。
技术介绍
磁传感器按照其原理，可以分为以下几类:霍尔元件，磁敏二极管，各项异性磁阻元件(AMR)，隧道结磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感应线圈、超导量子干涉磁强计坐寸ο电子罗盘是磁传感器的重要应用领域之一，随着近年来消费电子的迅猛发展，除了导航系统之外，还有越来越多的智能手机和平板电脑也开始标配电子罗盘，给用户带来很大的应用便利，近年来，磁传感器的需求也开始从两轴向三轴发展。两轴的磁传感器，即平面磁传感器，可以用来测量平面上的磁场强度和方向，可以用X和Y轴两个方向来表示。以下介绍现有磁传感器的工作原理。磁传感器采用各向异性磁致电阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。在制造、应用过程中，将一个强磁场加在AMR单元上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图1所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45°角倾斜排列，电流从这些导线和AMR材料上流过，如图2所示；由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45°的夹角。当存在外界磁场Ha时，AMR单元上主磁域方向就会发生变化而不再是初始的方向，那么磁场方向M和电流I的夹角Θ也会发生变化，如图3所示。对于AMR材料来说，Θ角的变化会弓I起AMR自身阻值的变化，如图4所示。通过对AMR单元电阻变化的测量，可以得到外界磁场。在实际的应用中，为了提高器件的灵敏度等，磁传感器可利用惠斯通电桥或半电桥检测AMR阻值的变化，如图5所示。R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻，当检测到外界磁场的时候，R1/R2阻值增加AR而R3/R4减少AR。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时，电桥的输出为一个微小的电压AV。目前的三轴传感器是将一个平面(X、Y两轴)传感部件与Z方向的磁传感部件进行系统级封装组合在一起，以实现三轴传感的功能；也就是说需要将平面传感部件及Z方向磁传感部件分别设置于两个圆晶或芯片上，最后通过封装连接在一起。目前，在单圆晶/芯片上无法同时实现三轴传感器的制造。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置，以使实现在单圆晶/芯片上进行三轴传感器的制造。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种磁传感装置，可将X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上，具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力。本专利技术还提供上述磁传感装置的磁感应设计方法，可根据同一个圆晶或芯片上设置的感应器件感应X轴、Y轴、Z轴的磁场数据。此外，本专利技术进一步提供上述磁传感装置的制备方法，可制得X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上的磁传感装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:—种磁传感装置,所述装置包括垂直方向磁传感部件，该垂直方向磁传感部件包括:基底，其表面开有沟槽；导磁单元，该单元含磁材料层，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以收集垂直方向的磁信号，并将该磁信号输出；感应单元，该单元含磁材料层，设置于所述基底表面上，用以接收所述导磁单元输出的垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向对应的磁场强度及磁场方向。作为本专利技术的一种优选方案，所述垂直方向磁传感部件包括外围电路，用于计算磁场强度及磁场方向，并进行输出。作为本专利技术的一种优选方案，所述导磁单元的主体部分与基底表面的夹角为45°;所述感应单元贴紧基底表面设置，与基底表面平行。作为本专利技术的一种优选方案，上述各感应单元包括磁材料层，磁材料层为磁阻材料，该磁材料的电阻随着磁场强度的方向变化。作为本专利技术的一种优选方案，所述导磁单元及感应单元均含有磁材料层；所述的磁材料为各项异性磁阻(AMR)材料，或为巨磁阻(GMR)材料，或为隧道磁阻TMR材料。所述磁传感器装置的原理是各项异性磁阻(AMR)，或为巨磁阻(GMR)，或为隧道磁阻TMR。作为本专利技术的一种优选方案，所述感应单元通过不同的排列可以用于测量第一方向或/和第二方向的磁场,将垂直方向测量的磁场引导到第一方向或/和第二方向对应的磁场，同样的感应单兀可测量垂直方向；第一方向、第二方向、垂直方向两两相互垂直。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，垂直方向为Z轴方向。作为本专利技术的一种优选方案，所述装置进一步包括第二，三磁传感部件，用以感应第一方向或/第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向或/第二方向对应的磁场强度及磁场方向。作为本专利技术的一种优选方案，所述第二磁传感部件包括四个感应子单元，分别为第五感应子单元、第六感应子单元、第七感应子单元、第八感应子单元；上述各感应子单元包括磁材料层，该磁材料层上设有若干平行设置的电极；电极的设置方向与磁材料层的磁化方向的夹角为10°、0°。作为本专利技术的一种优选方案，所述导磁单元包括四个导磁子单元，分别为第一导磁子单元、第二导磁子单元、第三导磁子单元、第四导磁子单元；所述感应单元包括四个感应子单元，分别为第一感应子单元、第二感应子单元、第三感应子单元、第四感应子单元；所述第一导磁子单元与第一感应子单元配合，作为垂直方向磁传感部件的第一感应模块；所述第二导磁子单元与第二感应子单元配合，作为垂直方向磁传感部件的第二感应丰吴块；所述第三导磁子单元与第三感应子单元配合，作为垂直方向磁传感部件的第三感应丰吴块；所述第四导磁子单元与第四感应子单元配合；作为垂直方向磁传感部件的第四感应丰吴块；上述各感应子单元包括磁材料层，该磁材料层上设有若干平行设置的电极；电极的设置方向与磁材料层的磁化方向的夹角为10°、0° ；所述基底设有一列或若干列沟槽，一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干子沟槽；各导磁子单元包括若干磁性构件，各磁性构件的主体部分设置于对应的沟槽内，并有部分露出于沟槽外；露出部分靠近对应感应子单元的磁材料层装置。作为本专利技术的一种优选方案，各磁性构件有部分露出于沟槽外，露出部分与对应感应子单元的磁材料层的距离为0-20微米。作为本专利技术的一种优选方案，所述导磁单元及感应单元的磁材料层使用同一磁性材料，层数一致，为同一次沉积得到。作为本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁传感装置，其特征在于，所述装置包括垂直方向磁传感部件，该垂直方向磁传感部件包括：‑基底，其表面开有沟槽；‑导磁单元，含有磁材料层，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；‑感应单元，所述感应单元是感应与基底表面平行方向的磁传感器，设置于所述基底表面上，含有磁材料层，用以接收所述导磁单元输出的垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向对应的磁场强度及磁场方向；所述垂直方向为基底表面的垂直方向；所述磁传感装置还包括第一磁传感器、第二磁传感器，分别用以感应与基底表面平行的第一方向、第二方向，第一方向、第二方向相互垂直。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：磁感科技香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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