一种大动态范围磁传感器组件制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种大动态范围磁传感器组件，包括：第一磁铁结构位于线路板的一侧上，第一磁铁结构的第一磁极的中心点与磁敏元件的中心点构成的第一连接线垂直于第一磁极所在平面，第一磁铁结构的第二磁极的中心点位于第一连接线的延长线上，磁敏元件的灵敏方向位于磁敏元件的平面内且垂直于第一连接线；磁敏元件包括至少一个磁敏单元，磁敏单元包括底电极和顶电极以及位于底电极和顶电极之间的多层薄膜结构，多层薄膜结构包括自由层，在没有外加磁场时，自由层的磁矩方向垂直于磁敏元件所在平面，在施加外加磁场时，自由层的磁矩方向发生偏离。本实用新型专利技术实施例能够对大磁场进行测量。

A large dynamic range magnetic sensor assembly

【技术实现步骤摘要】
一种大动态范围磁传感器组件
本技术实施例涉及磁传感技术，尤其涉及一种大动态范围磁传感器组件。
技术介绍
随着固态磁敏器件的发展和成熟，集成有磁敏器件的磁传感器越来越多地被制作成电流传感器以用于电流的测量。磁敏器件与传统电流传感器中的电流互感器、罗氏线圈等电感原理器件相比，具有体积小、成本低和可测直流电流等特点。在目前的固态磁敏器件中，霍尔器件工艺最为成熟，应用也最为广泛，但是霍尔器件中的载流子运动受温度的影响较大，导致霍尔器件的温度稳定性较差，限制了其在高温下的应用。铁磁性磁阻器件工艺是近年发展起来的，在温度稳定上优于霍尔器件，但是在较大的磁场下会饱和，导致测量失效。
技术实现思路
本技术实施例提供一种大动态范围磁传感器组件，以解决现有传感器在较大磁场下易失效的问题。本技术实施例提供了一种大动态范围磁传感器组件，包括：第一磁铁结构、线路板和设置在所述线路板上的磁敏元件，所述第一磁铁结构位于所述线路板的一侧上，所述第一磁铁结构的第一磁极的中心点与所述磁敏元件的中心点构成的第一连接线垂直于所述第一磁极所在平面，所述第一磁铁结构的第二磁极的中心点位于所述第一连接线的延长线上，所述磁敏元件的灵敏方向位于所述磁敏元件的平面内且垂直于所述第一连接线；所述磁敏元件包括至少一个磁敏单元，所述磁敏单元包括底电极和顶电极以及位于所述底电极和所述顶电极之间的多层薄膜结构，所述多层薄膜结构包括依次层叠设置的种子层、反铁磁层、交换偏置层、隔离层和自由层，所述交换偏置层包括铁磁层、间隔层和钉扎层且所述钉扎层的磁矩方向在所述磁敏元件的平面内；在没有外加磁场时，所述自由层的磁矩方向垂直于所述磁敏元件所在平面，在施加外加磁场时，所述自由层的磁矩方向发生偏离。进一步地，还包括：第二磁铁结构，所述第二磁铁结构位于所述线路板的背离所述第一磁铁结构的一侧上，所述第二磁铁结构的第一磁极的中心点和第二磁极的中心点均位于所述第一连接线的延长线上，所述第二磁铁结构的第二磁极面向所述线路板，所述第二磁铁结构与所述第一磁铁结构相对设置且所述第二磁铁结构的第二磁极与所述第一磁铁结构的第一磁极的极性相反。进一步地，所述第一磁铁结构包括第一磁铁和第一磁铁座，所述第一磁铁嵌入在所述第一磁铁座中；所述第二磁铁结构包括第二磁铁和第二磁铁座，所述第二磁铁嵌入在所述第二磁铁座中；所述第一磁铁和所述第二磁铁具有相同的形状，所述相同的形状为圆柱体形状、长方体形状、棱台形状或者圆台形状；所述第一磁铁和所述第二磁铁具有相同的材料，所述相同的材料为钐钴、钕铁硼、铝镍钴或者铁氧体。进一步地，所述磁敏单元的底电极所在平面与所述多层薄膜结构的膜层所在平面平行，所述磁敏单元的顶电极所在平面与所述多层薄膜结构的膜层所在平面平行；或者，所述磁敏单元的底电极所在平面与所述多层薄膜结构的膜层所在平面垂直，所述磁敏单元的顶电极所在平面与所述多层薄膜结构的膜层所在平面垂直。进一步地，所述磁敏元件的电路结构为半桥结构，所述半桥结构的两个桥臂均由若干个所述磁敏单元串并联构成，所述桥臂中每个磁敏单元的钉扎层的磁矩方向一致，所述两个桥臂的磁敏单元的钉扎层的磁矩方向相反。进一步地，所述磁敏元件的电路结构为全桥结构，所述全桥结构的四个桥臂均由若干个所述磁敏单元串并联构成，所述桥臂中每个磁敏单元的钉扎层的磁矩方向一致，所述四个桥臂中交叉对应的两个桥臂的磁敏单元的钉扎层的磁矩方向一致，所述四个桥臂中相邻的两个桥臂的磁敏单元的钉扎层的磁矩方向相反。进一步地，所述磁敏元件为巨磁阻元件或者隧道磁阻元件。本技术实施例中，在没有外界磁场时，自由层的磁矩方向与第一磁铁结构在磁敏元件处产生的偏置磁场的方向相同；在施加被测磁场时，自由层的磁矩方向发生偏离。本技术实施例中，第一磁铁结构的充磁方向垂直于磁敏元件所在平面，且第一磁铁结构的磁极正对磁敏元件，因此第一磁铁结构在磁敏元件处产生的偏置磁场与自由层在无外界磁场时的磁矩方向相同，偏置磁场能够减小自由层的磁矩在被测磁场下的偏转变化，且第一磁铁结构产生的垂直磁敏元件表面的磁场很大，使得磁敏元件难以饱和，因此能够达到增加磁场动态范围的效果，使磁敏元件能够探测到更大的外界磁场，解决现有磁敏元件在大磁场下测量失效的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种大动态范围磁传感器组件的示意图；图2是本技术实施例提供的大动态范围磁传感器组件中隧道磁阻敏感单元的示意图；图3是本技术实施例提供的一种大动态范围磁传感器组件的示意图；图4是本技术实施例提供的一种大动态范围磁传感器组件的装配示意图；图5是本技术实施例提供的大动态范围磁传感器组件的示意图；图6是本技术实施例提供的大动态范围磁传感器组件中巨磁阻敏感单元的示意图；图7是本技术实施例提供的大动态范围磁传感器组件的全桥结构电路图；图8是本技术实施例提供的大动态范围磁传感器组件的全桥结构电路图；图9是本技术实施例提供的全桥结构磁传感器组件的响应曲线示意图；图10是现有磁敏元件的响应曲线示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。参考图1所示，为本技术实施例提供的一种大动态范围磁传感器组件的示意图，如图2所示为磁敏单元的结构示意图。本实施例提供的大动态范围磁传感器组件包括：第一磁铁结构2、线路板(未示出)和设置在线路板上的磁敏元件1，第一磁铁结构2位于线路板的一侧上，第一磁铁结构2的第一磁极2a的中心点21与磁敏元件1的中心点构成的第一连接线23垂直于第一磁极2a所在平面，第一磁铁结构2的第二磁极2b的中心点位于第一连接线23的延长线上，磁敏元件1的灵敏方向位于磁敏元件1的平面内且垂直于第一连接线23；如图2所示，磁敏元件1包括至少一个磁敏单元31，磁敏单元31包括底电极101和顶电极109以及位于底电极101和顶电极109之间的多层薄膜结构1a，多层薄膜结构1a包括依次层叠设置的种子层102、反铁磁层103、交换偏置层1b、隔离层107和自由层108，交换偏置层1b包括铁磁层104、间隔层105和钉扎层106且钉扎层106的磁矩方向111在磁敏元件1的平面内；在没有外加磁场时，自由层108的磁矩方向112垂直于磁敏元件1所在平面，在施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大动态范围磁传感器组件，其特征在于，包括：第一磁铁结构、线路板和设置在所述线路板上的磁敏元件，所述第一磁铁结构位于所述线路板的一侧上，所述第一磁铁结构的第一磁极的中心点与所述磁敏元件的中心点构成的第一连接线垂直于所述第一磁极所在平面，所述第一磁铁结构的第二磁极的中心点位于所述第一连接线的延长线上，所述磁敏元件的灵敏方向位于所述磁敏元件的平面内且垂直于所述第一连接线；/n所述磁敏元件包括至少一个磁敏单元，所述磁敏单元包括底电极和顶电极以及位于所述底电极和所述顶电极之间的多层薄膜结构，所述多层薄膜结构包括依次层叠设置的种子层、反铁磁层、交换偏置层、隔离层和自由层，所述交换偏置层包括铁磁层、间隔层和钉扎层且所述钉扎层的磁矩方向在所述磁敏元件的平面内；在没有外加磁场时，所述自由层的磁矩方向垂直于所述磁敏元件所在平面，在施加外加磁场时，所述自由层的磁矩方向发生偏离。/n

【技术特征摘要】
1.一种大动态范围磁传感器组件，其特征在于，包括：第一磁铁结构、线路板和设置在所述线路板上的磁敏元件，所述第一磁铁结构位于所述线路板的一侧上，所述第一磁铁结构的第一磁极的中心点与所述磁敏元件的中心点构成的第一连接线垂直于所述第一磁极所在平面，所述第一磁铁结构的第二磁极的中心点位于所述第一连接线的延长线上，所述磁敏元件的灵敏方向位于所述磁敏元件的平面内且垂直于所述第一连接线；
所述磁敏元件包括至少一个磁敏单元，所述磁敏单元包括底电极和顶电极以及位于所述底电极和所述顶电极之间的多层薄膜结构，所述多层薄膜结构包括依次层叠设置的种子层、反铁磁层、交换偏置层、隔离层和自由层，所述交换偏置层包括铁磁层、间隔层和钉扎层且所述钉扎层的磁矩方向在所述磁敏元件的平面内；在没有外加磁场时，所述自由层的磁矩方向垂直于所述磁敏元件所在平面，在施加外加磁场时，所述自由层的磁矩方向发生偏离。


2.根据权利要求1所述的大动态范围磁传感器组件，其特征在于，还包括：第二磁铁结构，所述第二磁铁结构位于所述线路板的背离所述第一磁铁结构的一侧上，所述第二磁铁结构的第一磁极的中心点和第二磁极的中心点均位于所述第一连接线的延长线上，所述第二磁铁结构的第二磁极面向所述线路板，所述第二磁铁结构与所述第一磁铁结构相对设置且所述第二磁铁结构的第二磁极与所述第一磁铁结构的第一磁极的极性相反。


3.根据权利要求2所述的大动态范围磁传感器组件，其特征在于，所述第一磁铁结构包括第一磁铁和第一磁铁座，所述第一磁铁嵌入在所述第一磁铁座中；所述第二磁铁结构包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海平，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32