CN203760517U - 一种磁传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种磁传感装置，所述磁传感装置包括：磁材料层、电极阵列单元、金属层；所述磁材料层包括一个或若干条状磁材料单元，所述磁材料单元上设置电极阵列单元；仅在部分或全部磁材料单元的两端或/和中间（上/下方）铺设金属层，或者仅在磁材料层的两端或/和中间（上/下方）铺设金属层；通过在磁材料层的两端或/和中间施加磁场在对应的位置产生SET和RESET的作用，最终实现全部磁材料层/单元的SET和RESET，即实现磁单元磁化方向的修正和改变。本实用新型可以大幅减少用于SET和RESET的金属层面积，节省的金属层面积可用于其他应用，提高了金属层的利用率，有助于降低金属层的层数、简化制备工艺、降低制造成本。
Description
技术领域
本实用新型属于磁传感器技术领域，涉及一种磁传感装置，尤其涉及一种提高利用率的磁传感装置。
背景技术
在磁传感器的应用中，SET和RESET的过程是必不可少的。现有的SET和RESET基本上通过设置在磁传感单元上方的额外金属层实现，即在磁传感器中传感材料单元的上方的大部分区域铺设金属层(形成金属线圈)，在金属线圈中施加电流，在传感材料单元上产生近乎均匀的磁场，当产生的磁场足够强，即能够实现磁单元的磁化反向过程，即实现传感材料单元的SET和RESET。
图1所示为磁传感器的惠斯通电桥示意图，磁传感器形成的惠斯通电桥包括四个桥臂(即四分之一电桥10’、20’、30’、40’)，当然，磁传感器也可以只有一个桥臂，或者两个桥臂(半桥结构)。每一个四分之一电桥10’、20’、30’、40’包括磁材料单元1’、电极阵列单元2’。在实际应用中，每一个四分之一电桥10’、20’、30’、40’上可以有更多条数的磁材料单元1’、电极阵列单元2’，在此仅示意。
请参阅图2，在上述的磁传感单元的上方铺设金属层/线3’位置的示意图(为了表示方便，省略了介质层)，在上述的金属层/线3’上施加电流，将在金属层/线3’的下方产生较为均匀的磁场，当产生的磁场足够强，即可实现磁材料单元SET和RESET的作用，即将磁传感单元的磁化方向进行改变。
然而，现有的方式是将磁传感单元的上方几乎所有区域均铺设金属层(只留空白区域用于形成线圈)，这样这层金属就不能用于其他的作用，如果需要实现其他的功能，就不能使用该金属层，比如需要增加金属层次，使得金属层的层数较多，进而导致制备工艺也比较复杂，制造成本比较高，产品的竞争力下降。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置，以克服现有磁传感装置的上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种磁传感装置，可提高金属层的利用率，降低金属层的层数。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种磁传感装置，所述磁传感装置包括：磁材料层、电极阵列单元、绝缘介质层、金属层；
所述磁材料层包括一个或若干磁材料单元，所述磁材料单元上设置电极阵列单元；
仅在部分或全部磁材料单元的两端或/和中部铺设金属层，或者仅在磁材料层的两端或/和中部铺设金属层；
通过在金属层施加电流，产生磁场，从而实现全部磁材料层SET/RESET，即实现磁材料单元磁化方向的修正或/和改变。
作为本实用新型的一种优选方案，通过在磁材料层的两端或/和中部施加电流，产生磁场，实现全部磁材料层SET/RESET；
或者通过在两端铺设金属层的磁材料单元的两端施加电流，产生磁场，实现全部磁材料层SET/RESET。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括若干桥臂，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
仅在部分或全部桥臂的两端或/和中部铺设金属层或金属线。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
在每个四分之一电桥的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端和中部施加电流，产生磁场，实现SET/RESET的作用，最终实现磁材料层全部磁材料单元的SET/RESET。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材 料单元；
在惠斯通电桥的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生磁场，实现SET/RESET的作用，最终实现全部磁材料层的SET/RESET。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
在单个磁材料单元或单个桥臂的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生磁场，从而实现SET/RESET的作用，最终实现全部磁材料层的SET/RESET。
作为本实用新型的一种优选方案，为实现SET/RESET而铺设的金属层铺设在磁材料层的上方，或者铺设在磁材料层的下方；
金属层与磁材料层之间设有绝缘层。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁材料单元为条状磁材料单元。
作为本实用新型的一种优选方案，所述磁材料为AMR材料，或为GMR材料，或为TMR材料。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的磁传感装置，只是在磁材料单元的两端铺设金属层，施加电流、产生磁场后实现SET和RESET，可以节省大面积的金属层；本实用新型可以将节省的金属层面积用于其他应用，从而提高该金属层的利用率，有助于降低金属层的层数，简化了制备工艺，降低制备成本。
附图说明
图1为现有磁传感器的惠斯通电桥示意图。
图2为在磁传感单元的上方铺设金属层的示意图。
图3为实施例一中磁传感装置铺设金属层的示意图。
图4为实施例二中磁传感装置铺设金属层的示意图。
图5为实施例三中磁传感装置铺设金属层的示意图。
图6为实施例五中一种磁传感装置铺设金属层的示意图。
图7为实施例五中另一种磁传感装置铺设金属层的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
实施例一
本实用新型揭示了一种磁传感装置，在每个四分之一电桥的两端设置金属层/线，通过在磁材料层的两端和中部施加电流，产生磁场，当施加的电流足够强、产生足够强的磁场，即可实现磁材料磁化方向的修正或/和改变，即实现磁传感装置的SET和RESET的作用。磁单元在实际应用的过程中，因为使用或者外界电磁场的干扰，其磁化方向会随着时间的推移而略微发生变化(磁单元内部的磁畴逐渐不再朝同一方向排列)，因此需要重新的设置，即所谓的修正。有时候出于应用的考虑，需要翻转磁单元的磁化方向，是所谓的改变，即SET和RESET。
具体地，请参阅图3，所述磁传感装置包括：磁材料层、电极阵列单元12、金属层5，此外还包括没有示意出来的绝缘介质层；所述磁材料层包括若干磁材料单元11(可以为条状磁材料单元)，所述磁材料单元11上设置电极阵列单元12。仅在部分或全部磁材料单元11的两端铺设金属层5，或者仅在整个磁材料层的两端铺设金属层5，在此为了表述方便，省略了绝缘介质层，根据实际需要，可以在磁材料单元11与电极阵列单元12之间、以及电极阵列单元12与金属层5之间设置绝缘介质层；通过在磁材料层的两端或/和中部施加电流，产生磁场，从而实现SET和RESET的作用。而需要指出的是，虽然本实施例显示金属层5铺设在磁材料单元11的上方，但是也可以将金属层5设置在磁材料单元11的下方。磁传感装置的大小可以根据需要设定，可以很小，也可以较大。
需要指出的是，虽然图3显示只有在磁单元的中间和两端有金属层，但是实际应用中，其他位置也可以铺设有金属层，只不过可以作为其他功能的应用，以下实施例为了表述方便，省略了不作为SET/RESET应用的金属层，但是并不代表没有。
本实施例中，所述磁传感装置形成一个惠斯通电桥，惠斯通电桥包括若干桥臂(本实施例为4个桥臂)，一个桥臂形成四分之一电桥1、2、3、4，每个四分 之一电桥1、2、3、4可以包括一个或多个磁材料单元11；图3中仅以包含一条磁材料单元11来示意。
如图3所示，本实施例中，在每一个四分之一电桥1、2、3、4两端铺设金属层5(可以为金属片或金属线)，即在磁材料层的两端及中间铺设金属层5；通过在磁材料层的两端和中间施加电流，产生较为均匀的磁场，如果施加的电流和磁场足够强，就可以实现SET/RESET的作用。
实施例二
本实施例中，在四分之一电桥的两端设置金属层/线，通过设置在磁材料单元两端的金属层/线施加足够大的电流，产生较为均匀的磁场，使磁材料单元两端都朝同一方向进行磁化，如磁场强度足够强，那么两端磁化后也能够将没有设置金属线的中间区域的磁材料进行磁化，最终实现整条磁材料单元的SET和RESET的作用。
具体地，请参阅图4，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述磁传感装置形成一个惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元。在整个惠斯通电桥的两端(也即磁材料层的两端)设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生较为均匀的磁场，不仅能够将磁材料单元的两端磁化，也通过两端的磁化实现其余部分磁材料单元的磁化，从而实现全部磁材料单元部分的SET和RESET。
需要指出的是，虽然图4显示只有在磁单元的两端有金属层，但是实际应用中，中间位置也可以铺设有金属层，只不过可以作为其他功能的应用，本实施例为了表述方便，省略了不作为SET/RESET应用的金属层，但是并不代表没有。
实施例三
本实施例中，在单根磁材料单元的两端设置金属层/线，通过在磁材料单元的两端施加磁场，产生整根磁材料单元SET和RESET的效果。
具体地，请参阅图5，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述磁传感装置形成一个惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分 之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元11，磁材料单元11上设置电极阵列单元12。在单个磁材料单元12或单个桥臂的两端设置金属层5或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生较为均匀的磁场，首先实现磁材料单元两端的磁化，紧接着也将磁材料单元中间部分拉着朝设定方向磁化，从而实现全部磁材料单元的SET和RESET的作用。
实施例四
本实施例中，磁传感装置包括磁材料层、电极阵列单元、绝缘介质层、金属层，所述磁材料层包括一个或若干磁材料单元，可以不形成惠斯通电桥的4个桥臂，所述磁材料单元上设置电极阵列单元。
仅在部分或全部桥臂的两端铺设金属层或金属线，或者仅在磁材料层的两端铺设金属层或金属线。通过在磁材料层的两端或/和中间施加电流，产生较为均匀的磁场，首先实现磁材料层两端和中间的磁化，进而通过朝设定方向排列的中间和两端的磁材料使其余部分也朝此方向进行排列，从而实现全部磁材料单元的SET和RESET的作用。
实施例五
本实施例中，显示了两轴(X和Y轴)传感器的惠斯通电桥，如图6所示，图中显示X和Y轴各自拥有各自的惠斯通电桥，且四分之一电桥由两根磁材料单元组成(含磁材料上方的电极单元)，显然根据实际的需要，四分之一电桥可以包括多根磁材料单元。此外，磁传感器也可以采用半桥的结构，甚至只采用单根的磁材料进行检测。虽然本实施例只显示了两轴传感器的电桥结构，但是很显然可以包括多轴的电桥结构，例如三轴的，只是在此没有示意出。
在图6的基础上，铺设绝缘介质层，沉积金属层，通过光刻，形成了金属线圈，分别在磁传感单元的两侧铺设金属线，如图7所示(金属线圈的两端为引线端口，图中打X的区域是示意用于引线的位置)，在金属线圈施加电压，通过施加电压使得金属线上的电流朝一定方向流动，即在磁传感单元上产生了磁场，对于单根磁传感单元来说，首尾感应到的磁场方向是一样的，即如果金属线产生的 磁场足够强，那么在首尾两端就会朝特定的方向进行排列，即磁化(SET或者RESET)，当首尾两端被SET或者RESET后，磁传感单元中间区域(中部)的磁材料也会被拉过去朝上述的方向排列，即实现了整个传感单元的SET或者RESET效果。
当然，需要理解，在图7所示的金属线结构基础上，还可以在磁传感单元的中间(或其他中部区域)铺设金属线，可以加强SET或者RESET的效果，即在金属线上施加电流后，一开始不仅仅是首尾两端，中间部分也会被磁场引导朝设定方向排列，随后其余部分也会被两端及中间的部分引导朝设定方向排列，实现了全部磁传感单元的SET和RESET。虽然本实施例显示的SET或者RESET线圈是两圈，但实际可以是三圈，甚至是更多，根据实际的需要进行调整。
需要指出的是，虽然图7显示只有在磁单元的两端有金属层，但是实际应用中，其他位置也可以铺设有金属层，只不过可以作为其他功能的应用，本实施例为了表述清楚，省略了不作为SET/RESET应用的金属层，但是并不代表没有。
另外，金属线圈该层的金属层可以如上所述设置在磁单元的上方，也可以设置在磁单元的下方，中间采用绝缘的材料隔离。
从本实施例可以看出，通过本实用新型，可以减少此金属层用于SET或者RESET作用设置线圈的占地面积，空出来的部分可以作为其他功能应用，例如自检测和引线等，甚至可以用于RDL，降低圆晶级芯片尺寸封装(WLCSP,wafer level chip scale package)的成本，即通过此层金属就将后续WLCSP封装需要的PAD实现。
综上所述，本实用新型提出的磁传感装置，只是在传感材料单元的两端或/和中间铺设金属层，施加电流、产生磁场后实现整个传感材料单元的SET和RESET。仅在在传感材料单元的两端铺设金属层，可以将剩余的金属层面积用于其他应用，提高利用率，有助于降低金属层的层数，简化了制备工艺比较复杂，降低制备成本。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制 在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (9)
1.一种磁传感装置，其特征在于，所述磁传感装置包括：磁材料层、电极阵列单元、绝缘介质层、金属层；
所述磁材料层包括一个或若干磁材料单元，所述磁材料单元上设置电极阵列单元；
仅在部分或全部磁材料单元的两端或/和中部铺设金属层，或者仅在磁材料层的两端或/和中部铺设金属层；
在金属层施加电流产生磁场，实现全部磁材料层SET/RESET，即实现磁材料单元磁化方向的修正或/和改变。
2.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
通过在磁材料层的两端或/和中部施加电流，产生磁场，实现全部磁材料层SET/RESET；
或者通过在两端铺设金属层的磁材料单元的两端施加电流，产生磁场，实现全部磁材料层SET/RESET。
3.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括若干桥臂，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
仅在部分或全部桥臂的两端或/和中部铺设金属层或金属线。
4.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
在每个四分之一电桥的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端和中部施加电流，产生磁场，实现SET/RESET的作用，最终实现磁材料层全部磁材料单元的SET/RESET。
5.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
在惠斯通电桥的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生磁场，实现SET/RESET的作用，最终实现全部磁材料层的SET/RESET。
6.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁传感装置形成惠斯通电桥，惠斯通电桥包括4个桥臂，一个桥臂形成四分之一电桥，一个桥臂包括一个或多个磁材料单元；
在单个磁材料单元或单个桥臂的两端设置金属层或金属线，通过在磁材料层的两端施加电流，产生磁场，从而实现SET/RESET的作用，最终实现全部磁材料层的SET/RESET。
7.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
为实现SET/RESET而铺设的金属层铺设在磁材料层的上方，或者铺设在磁材料层的下方；
金属层与磁材料层之间设有绝缘层。
8.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁材料单元为条状磁材料单元。
9.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于：
所述磁材料为AMR材料，或为GMR材料，或为TMR材料。
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Cited By (2)
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