用于电流传感器的磁电阻集成芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于电流传感器的磁电阻集成芯片，该磁电阻集成芯片包括4N(N=1,2,3,4…)个结构相同的芯片单元，每一个所述芯片单元为多层膜结构，每一个所述芯片单元包括补偿导线层、磁电阻元件和至少一个软磁层；补偿导线层、磁电阻元件和软磁层彼此之间的间隙设有绝缘层，绝缘层的形状与补偿导线层、磁电阻元件和软磁层的形状匹配；4N个芯片单元的补偿导线层是一体形成的，该补偿导线层在平行于基片的平面内呈“U”字形；4N个芯片单元的磁电阻元件相同，4N个芯片单元的磁电阻元件连接构成一个电桥。所述磁电阻集成芯片的优点为：尺寸由厘米量级缩小为毫米量级；制作成本明显降低；产品的一致性较好；对外磁场的抗干扰能力明显增强。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于传感器的集成芯片
，特别涉及一种用于电流传感器的磁电阻集成芯片。
技术介绍
电流传感器在工业中的应用非常广泛。如图1所示,现有技术中的感应线圈式电流传感器包括铁心1、线圈2、敏感元件3、电阻4和运算放大器5。敏感元件3的输出端与运算放大器5的输入端连接，运算放大器5的输出端与线圈2的一端连接，线圈2的另一端与电阻4的一端连接，电阻4的另一端接地。待测导线6从铁心I的内空间穿过。敏感元件3 —般采用霍尔元件或者磁电阻元件。当待测导线6中有电流流过时，通过测量电阻4两端的电压即可得到流过待测导线6中的电流大小。但是，上述电流传感器存在如下缺陷:(I)由于铁心和线圈的尺寸较大，整个电流传感器的尺寸也较大，一般为厘米量级；(2)制作成本很高；(3)产品的一致性较差；(4)对外磁场的抗干扰能力较差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于电流传感器的磁电阻集成芯片。本技术提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片包括4N(N=1，2，3，4...)个结构相同的芯片单元，每一个所述芯片单元为多层膜结构，每一个所述芯片单元包括补偿导线层、磁电阻元件和至少一个软磁层；所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层彼此之间的间隙设有绝缘层，所述绝缘层的形状与所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层的形状匹配；所述4N个芯片单元的补偿导线层是一体形成的，该补偿导线层在平行于基片的平面内呈“U”字形；所述4N个芯片单元的磁电阻元件相同，所述4N个芯片单元的磁电阻元件连接构成一个电桥。优选地，所述至少一个软磁层为第一软磁层、第二软磁层和第三软磁层，所述第二软磁层、所述第三软磁层和所述磁电阻元件设于基片上，所述磁电阻元件设于所述第二软磁层与所述第三软磁层之间的间隙内，所述磁电阻元件的厚度小于所述第二软磁层和所述第三软磁层的厚度，所述补偿导线层设于所述第二软磁层和所述第三软磁层上，所述第一软磁层设于补偿导线层上。优选地，所述第二软磁层和第三软磁层在平行于基片的平面内呈矩形。优选地，所述第二软磁层和第三软磁层在平行于基片的平面内呈梯形，且第二软磁层和第三软磁层的较短的边靠近磁电阻元件。优选地，所述第一软磁层在垂直于基片的平面内呈“U”字形，且所述第一软磁层的开口端朝向所述补偿导线层、所述第二软磁层和所述第三软磁层。优选地，所述软磁层包括第一底软磁层、第二底软磁层、顶软磁层、第一连接层和第二连接层；所述第一底软磁层和所述第二底软磁层设于基片上，且所述第一底软磁层与第二底软磁层之间设有间隙，所述第一底软磁层通过所述第一连接层与所述顶软磁层连接，所述第二底软磁层通过所述第二连接层与所述顶软磁层连接，所述软磁层在垂直于基片的平面内呈带缺口的环形；所述磁电阻元件设于所述第一底软磁层与所述第二底软磁层之间的间隙内，且所述磁电阻元件的厚度小于所述第一底软磁层和所述第二底软磁层的厚度；所述补偿导线层设于所述第一底软磁层和所述第二底软磁层上，所述顶软磁层设于所述补偿导线层上。优选地，所述第一底软磁层和所述第二底软磁层在平行于基片的平面内呈矩形。优选地，所述第一底软磁层和所述第二底软磁层在平行于基片的平面内呈梯形，且所述第一底软磁层和所述第二底软磁层的较短的边靠近所述磁电阻元件。优选地，当N彡2时，所述磁电阻集成芯片的任意N个芯片单元的磁电阻元件串联和/或并联构成所述电桥的一个桥臂。优选地,所述磁电阻元件为TMR元件、GMR元件或AMR元件。本技术具有如下有益效果:与现有技术的感应线圈式电流传感器相比，本技术的用于电流传感器的磁电阻集成芯片具有如下优点:(I)由于不再需要铁心和线圈，尺寸由厘米量级缩小为毫米量级，同时制作成本明显降低；(2)由于本技术的磁电阻集成芯片采用多层膜结构，芯片中相同的层采用相同的材料和工艺一次镀膜制备形成，产品的一致性较好；(3)由于所述磁电阻集成芯片采用电桥结构，其对外磁场的抗干扰能力明显增强。附图说明图1为现有技术的感应线圈式电流传感器的示意图；图2为本技术实施例1提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的俯视图；图3为本技术实施例1提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的芯片单元的横截面示意图；图4为本技术实施例2提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的俯视图；图5为本技术实施例2提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的芯片单元的横截面示意图；图6为本技术实施例3提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的俯视图；图7为本技术实施例3提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的芯片单元的横截面示意图；图8为本技术实施例4提 供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片的俯视图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术的内容作进一步的描述。实施例1本实施例提供的用于电流传感器的磁电阻集成芯片包括例如四个芯片单元，即第一芯片单元11、第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14，如图2所示。第一芯片单元11、第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14的结构都相同，且都为多层膜结构。以第一芯片单元11为例介绍本实施例的磁电阻集成芯片的每一个芯片单元的膜层结构。如图3所示，第一芯片单元11包括第一软磁层111、补偿导线层112、第二软磁层113、第三软磁层114和磁电阻元件115。第二软磁层113、第三软磁层114和磁电阻元件115设于基片116上。磁电阻兀件115位于第二软磁层113与第三软磁层114之间的间隙内，且磁电阻元件115的厚度小于第二软磁层113和第三软磁层114的厚度。补偿导线层112设于第二软磁层113和第三软磁层114上。第一软磁层111设于补偿导线层112上。第一软磁层111、补偿导线层112、第二软磁层113、第三软磁层114和磁电阻元件115彼此之间的间隙设有绝缘层(图中未示出)，该绝缘层的形状与第一软磁层111、补偿导线层112、第二软磁层113、第三软磁层114和磁电阻元件115的形状匹配。第二软磁层113和第三软磁层114在平行于基片116的平面内呈矩形或者梯形。在本实施例中，第二软磁层113和第三软磁层114在平行于基片116的平面内呈例如梯形，且第二软磁层113和第三软磁层114的较短的边靠近磁电阻元件115，用于起聚磁作用，如图2所示。磁电阻元件115为TMR(隧道磁电阻)元件、GMR(巨磁电阻)元件或AMR(各向异性磁电阻)元件。在本实施例中，磁电阻元件115为例如TMR元件,磁电阻元件115包括至少一个TMR。当磁电阻元件115中包括多个TMR时，该多个TMR串联和/或并联。在本实施例中，磁电阻元件115包括例如一个TMR (图中未示出)。第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14的结构与第一芯片单元11的结构完全相同。如图2所示，第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14的补偿导线层与第一芯片单元11的补偿导线层112是一体形成的，即第一芯片单元11的补偿导线层112也是第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14的补偿导线层。补偿导线层112在平行于基片116的平面内呈“U”字形。第一芯片单元11、第二芯片单元12、第三芯片单元13和第四芯片单元14沿补偿导线层112走向的排布方式如本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，该磁电阻集成芯片包括4N个结构相同的芯片单元，N=1,2,3,4…，每一个所述芯片单元为多层膜结构，每一个所述芯片单元包括补偿导线层、磁电阻元件和至少一个软磁层；?所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层彼此之间的间隙设有绝缘层，所述绝缘层的形状与所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层的形状匹配；?所述4N个芯片单元的补偿导线层是一体形成的，该补偿导线层在平行于基片的平面内呈“U”字形；?所述4N个芯片单元的磁电阻元件相同，所述4N个芯片单元的磁电阻元件连接构成一个电桥。

【技术特征摘要】
1.用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，该磁电阻集成芯片包括4N个结构相同的芯片单元，N=I, 2, 3，4...，每一个所述芯片单元为多层膜结构，每一个所述芯片单元包括补偿导线层、磁电阻元件和至少一个软磁层； 所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层彼此之间的间隙设有绝缘层，所述绝缘层的形状与所述补偿导线层、所述磁电阻元件和所述软磁层的形状匹配； 所述4N个芯片单元的补偿导线层是一体形成的，该补偿导线层在平行于基片的平面内呈“U”字形； 所述4N个芯片单元的磁电阻元件相同，所述4N个芯片单元的磁电阻元件连接构成一个电桥。2.根据权利要求1所述的用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，所述至少一个软磁层为第一软磁层、第二软磁层和第三软磁层，所述第二软磁层、所述第三软磁层和所述磁电阻元件设于基片上，所述磁电阻元件设于所述第二软磁层与所述第三软磁层之间的间隙内，所述磁电阻元件的厚度小于所述第二软磁层和所述第三软磁层的厚度，所述补偿导线层设于所述第二软磁层和所述第三软磁层上，所述第一软磁层设于补偿导线层上。3.根据权利要求2所述的用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，所述第二软磁层和第三软磁层在平行于基片的平面内呈矩形。4.根据权利要求2所述的用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，所述第二软磁层和第三软磁层在平行于基片的平面内呈梯形，且第二软磁层和第三软磁层的较短的边靠近磁电阻元件。5.根据权利要求2所述的用于电流传感器的磁电阻集成芯片，其特征在于，所述第一软磁层在垂直于基片的平面内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，
申请(专利权)人：无锡乐尔科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：