基于霍尔元件的缺陷检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的实施例公开了一种基于霍尔元件的缺陷检测装置。所述缺陷检测装置包括：基板；磁传感器，所述磁传感器位于基板的一个表面并且包括成预定图案排布的至少两个霍尔元件；环形激励线圈，位于所述磁传感器的周围；信号采集模块，临近磁传感器并且位于基板的周边位置；对信号采集模块发送的信号数据进行处理分析的数据处理分析模块。本实用新型专利技术属于半导体技术领域。由于磁传感器包括成预定图案排布的至少两个霍尔元件，所述缺陷检测装置可以对被测物体的某个区域进行检测并形成缺陷的二维图像。二维图像。二维图像。

【技术实现步骤摘要】
基于霍尔元件的缺陷检测装置


[0001]本申请公开内容涉及半导体
，尤其涉及一种基于霍尔元件的缺陷检测装置。

技术介绍

[0002]在石油和天然气等输送中的压力管道往往采用铁磁性金属材料制成。在长时间的高温、高压环境下使用之后，具有潜在的泄漏和爆炸风险。因此，对其进行快速的检测和早期风险排除具有重大意义。
[0003]常规的无损检测方法主要有涡流检测法、磁粉检测方法、渗透检测法、超声检测法和射线检测方等。相较于其他无损检测方法，基于电磁感应原理的涡流检测法能够同时检测被测试件表面和内部缺陷，无需耦合试剂，检测速度快且灵敏度高。
[0004]脉冲涡流检测技术以其丰富的时域频域信息，被广泛应用于飞机机身结构及发动机的安全检测、核动力设施中的蒸汽管道以及石油、天然气等运输管道的可靠性检测，各种板、棒、管等金属零件生产过程中的质量监控等。
[0005]近年来，脉冲涡流检测技术逐步向定量化、可视化方向发展。人们不仅要知道被测对象是否存在缺陷，而且还要了解缺陷的形状、位置以及其他重要参数信息。然而，目前大多数方案仅能对缺陷进行定性检测，但是无法对缺陷进行定量检测，没有办法高效率地获知缺陷在被测对象中的分布以及形状等二维信息。

技术实现思路

[0006]鉴于上述，本技术的目的在于提供一种基于霍尔元件的缺陷检测装置，其能够快速地对被测对象上的缺陷成像，以获得缺陷的二维图像。其中选用磁传感器替代传统的检测线圈，减小了线圈的噪声干扰，并且把磁传感器布置成预定的图案以实现对缺陷的二维成像。
>[0007]根据本公开的一个方面，提供了一种基于霍尔元件的缺陷检测装置，所述缺陷检测装置包括：基板；磁传感器，所述磁传感器位于基板的一个表面并且包括成预定图案排布的至少两个霍尔元件；环形激励线圈，位于所述磁传感器的周围；信号采集模块，临近磁传感器并且位于基板的周边位置；对信号采集模块发送的信号数据进行处理分析的数据处理分析模块。
[0008]在一些实施例中，所述至少两个霍尔元件包括多个霍尔元件，所述多个霍尔元件呈线性排布、矩形排布、圆形排布、四象限分布、线阵列排布或面阵列排布。
[0009]在一些实施例中，所述数据处理分析模块位于另一带有IC电路的电路板上；或所述数据处理分析模块位于所述基板上。
[0010]在一些实施例中，所述基板是刚性的玻璃基板、金属基板、石英衬底、氧化铝衬底、氮化铝衬底或半导体Si晶圆基板。
[0011]在一些实施例中，所述基板是由聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的柔性基板。
[0012]在一些实施例中，所述磁传感器通过外延生长方式直接位于基板上。
[0013]在一些实施例中，所述磁传感器由薄膜转移工艺通过粘结层把霍尔元件的磁感应部键合在基板上。
[0014]在一些实施例中，所述霍尔元件包括InSb、GaAs、InAs、InGaAs或InGaP类型的磁感应部。
[0015]在一些实施例中，在薄膜转移工序之前，所述霍尔元件包括半导体单晶衬底、晶格缓冲牺牲层和磁感应部；在薄膜转移工序之后，所述霍尔元件包括位于粘结层上的磁感应部，移除半导体单晶衬底和晶格缓冲牺牲层的所述磁感应部的迁移率大于50000cm2/Vs且小于78000cm2/Vs，磁感应部的厚度为10nm
‑
9μm。
[0016]在一些实施例中，所述磁传感器还包括保护层，所述保护层覆盖所述磁感应部和粘结层的全部，但至少暴露出霍尔元件的电极部的一部分。
[0017]通过下文中参照附图对本公开的实施例所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。
附图说明
[0018]本技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1是根据本技术的一个实施例的磁传感器的示意图；
[0020]图2是基于图1所示的磁传感器的缺陷检测装置的原理结构示意图；
[0021]图3是图1中显示的磁传感器中的一个霍尔元件的横截面结构示意图；
[0022]图4A示出在半导体单晶衬底上异质外延生长具有霍尔磁感应功能的化合物半导体材料膜的横截面结构示意图；
[0023]图4B示出在图4A的结构基础上涂覆粘结层和键合基板后的横截面结构示意图；
[0024]图4C示出在图4B的结构基础上选择性移除原用于异质外延生长化合物半导体材料膜的半导体单晶衬底之后的横截面结构示意图；
[0025]图4D示出在图4C的结构基础上移除化合物半导体材料膜的第一部分之后的横截面结构示意图；
[0026]图4E示出在图4D的结构基础上制备出图案化的磁感应部的横截面结构示意图和俯视图；
[0027]图4F示出在图4E的结构基础上制备出图案化的电极层的横截面结构示意图和俯视图；
[0028]图4G示出了在图4F的结构基础上将电极层与包含IC的电路板的引线端电连接的横截面结构示意图和俯视图；
[0029]图4H示出在图4G的结构基础上制备出图案化的保护层的横截面结构示意图和俯视图；
[0030]图5A示出根据本技术的另一实施例的柔性霍尔元件的横截面结构示意图；
[0031]图5B示出图5A显示的柔性霍尔元件处于弯折状态下的横截面结构示意图；
[0032]图6示出使用图2的缺陷检测装置检测人体的手部含有金属异物的仿真测试图。
具体实施方式
[0033]下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本技术实施方式的说明旨在对本技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本技术的一种限制。
[0034]脉冲涡流检测原理是基于时变磁场在金属构件中传播的特性，通过金属表面所产生的旋涡状流动的电流，反馈金属构件的特征信息。激励线圈通入周期性变化的方波电流激励信号，交变电流会在激励线圈周围产生一级磁场。当金属靠近交变磁场，其内部可构成闭合回路，穿过回路的磁通发生变化，产生旋涡状的感应电流，故称之为涡流。同理，交变涡流会在金属周围产生二级磁场，而二级磁场又受金属自身参数(电导率、涂层厚度、裂纹等)、激励线圈与金属的相对位置影响，故通过测量一级磁场与二级磁场的叠加磁场，可以获知金属的特征变化，实现对金属构件的缺陷定性检测。
[0035]本技术的实施例利用脉冲涡流检测原理进行缺陷检测，具体原理不再详细累述。
[0036]参见图1和图2，示出了本技术的一个实施例中的基于霍尔元件的缺陷检测装置。缺陷检测装置包括基板10、磁传感器、位于磁传感器周围的环形激励线圈、信号采集电路和数据处理分析电路。基板10可以呈圆形、矩形或其他形状。如图所示，基板10在本示例中示出为圆形。磁传感器位于基板10的一个表面上，并且包括成预定图案的至少两个霍尔元件100。
[0037]可以理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔元件的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测装置包括：基板；磁传感器，所述磁传感器位于基板的一个表面并且包括成预定图案排布的至少两个霍尔元件；环形激励线圈，位于所述磁传感器的周围；信号采集模块，临近磁传感器并且位于基板的周边位置；对信号采集模块发送的信号数据进行处理分析的数据处理分析模块。2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述至少两个霍尔元件包括多个霍尔元件，所述多个霍尔元件呈线性排布、矩形排布、圆形排布、四象限分布、线阵列排布或面阵列排布。3.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述数据处理分析模块位于另一带有IC电路的电路板上；或所述数据处理分析模块位于所述基板上。4.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述基板是刚性的玻璃基板、金属基板、石英衬底、氧化铝衬底、氮化铝衬底或半导体Si晶圆基板。5.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述基板是由聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的柔性基板。6.根据权利要求1所述的缺陷...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忻，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：新型
国别省市：