CN205427169U - 一种基于mems技术的磁通门探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于MEMS技术的磁通门探头，所述磁通门探头包括二氧化硅基体、励磁线圈、感应线圈、磁芯、连接导体、引脚和聚酰亚胺材料；所述磁芯为闭合的矩形磁芯，磁芯的长边一侧对称的绕制不相连的两组三维螺线管励磁线圈，磁芯的长边另一侧设有与励磁线圈平行绕制的三维螺线管感应线圈，所述磁芯设于聚酰亚胺材料内部，所述励磁线圈和感应线圈均通过聚酰亚胺材料与磁芯绝缘隔离；所述励磁线圈和感应线圈均位于二氧化硅基体之上，并且两端均与引脚相连。本实用新型简化了MEMS的制备过程，还解决了励磁线圈和感应线圈的上下层线圈断路的问题。
Description
技术领域
本实用新型一种基于MEMS技术的磁通门探头，属于磁通门探头微加工工艺技术领域。
背景技术
磁通门传感器具有分辨率高、测量弱磁场范围宽、性能稳定、结构简单等优点，能直接测量磁场分量的大小，因此被广泛应用于地磁研究、地质勘探、空间磁场测量、航海航空定位、武器侦察及材料无损探伤等领域，成为研究物理学与空间物理学的重要手段。
传统磁通门传感器使用一个坚固的骨架作为基座，将软磁带状磁芯固定于骨架上，然后在其上缠绕一个通过电流产生磁场的激励线圈，和一个在激励线圈诱发磁场基础上检测外部磁场效应的磁场感应线圈。这使得传统磁通门传感器的尺寸大、重量高、灵敏度低以及长期稳定性差。因此基于MEMS技术的磁通门具有无可比拟的优势，它实现了直接将磁通门器件集成于芯片之上，降低了器件成本，同时能够完成许多常规尺寸的机电系统不能完成的任务，为磁通门技术的发展开辟出更加广阔的领域。
然而现有基于MEMS技术制作的磁通门探头存在上下层线圈断路的问题且激励效果低，有鉴于此，提供一种基于MEMS技术的磁通门探头，解决现有技术中励磁线圈和感应线圈上下层连接出现断路的问题以及现有技术中激励效果低的问题显然具有积极的现实意义。
发明内容
本实用新型的目的是一种基于MEMS技术的磁通门探头，解决现有技术中励磁线圈和感应线圈上下层连接出现断路的问题以及现有技术中激励效果低的问题。
为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于MEMS技术的磁通门探头，所述磁通门探头包括二氧化硅基体、励磁线圈、感应线圈、磁芯、连接导体、引脚和聚酰亚胺材料；
所述磁芯为闭合的矩形磁芯，磁芯的长边一侧对称的绕制不相连的两组三维螺线管励磁线圈，磁芯的长边另一侧设有与励磁线圈平行绕制的三维螺线管感应线圈，所述磁芯设于聚酰亚胺材料内部，所述励磁线圈和感应线圈均通过聚酰亚胺材料与磁芯绝缘隔离；
所述励磁线圈和感应线圈均位于二氧化硅基体之上，并且两端均与引脚相连；
所述励磁线圈包括励磁线圈的底层线圈和励磁线圈的顶层线圈，
所述感应线圈包括感应线圈的底层线圈和感应线圈的顶层线圈；
所述励磁线圈的底层线圈和励磁线圈的顶层线圈由连接导体连接，
所述感应线圈的底层线圈和感应线圈的顶层线圈由连接导体连接。
优选地，所述不相连的两组三维螺线管励磁线圈的电流方向相反。
优选地，感应线圈的底层线圈与二氧化硅基体之间设有第一Cr/Cu种子层，磁芯下表面与聚酰亚胺材料之间设有第二Cr/Cu种子层，感应线圈的顶层线圈与聚酰亚胺材料上表面之间设有第三Cr/Cu种子层。
进一步的技术方案，所述第一Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第二Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第三Cr/Cu种子层的厚度为100nm。
优选地，所述感应线圈的底层线圈和励磁线圈的底层线圈的厚度范围为5～20μm。
优选地，所述磁芯为NiFe磁芯，厚度为20μm。
优选地，所述引脚的厚度为100nm，所述连接导体厚度为35μm。
优选地，所述二氧化硅基体的上表面还设有二氧化硅绝缘层。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1.本实用新型相比于传统工艺，减少了制备步骤，提高了生产效率，降低了制造成本；
2.本实用新型简化了MEMS的制备过程，还解决了励磁线圈和感应线圈的上下层线圈断路的问题；
3.本实用新型采用聚酰亚胺材料作为绝缘密封材料，避免了长时间工作状态下线圈和磁芯在空气中的氧化，延长了磁通门探头的使用寿命；
4.本实用新型的两组不相连的三维螺线管励磁线圈的电流方向相反，可在磁芯中形成闭环的磁路，加倍激励效果；
5.本实用新型的结构简单，易于制备，成本较低，适于推广应用。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的平面示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
其中：1、二氧化硅基体；2、磁芯；3、感应线圈；4、引脚；5、励磁线圈；6、连接导体；7、聚酰亚胺材料；8、感应线圈的底层线圈；9、励磁线圈的底层线圈；10、励磁线圈的顶层线圈；11、感应线圈的顶层线圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一：参见图1、图2、图3所示，一种基于MEMS技术的磁通门探头，磁通门探头包括二氧化硅基体1、励磁线圈5、感应线圈3、磁芯2、连接导体6、引脚4和聚酰亚胺材料7；
磁芯2为闭合的矩形磁芯，磁芯2的长边一侧对称的绕制不相连的两组三维螺线管励磁线圈5，磁芯2的长边另一侧设有与励磁线圈5平行绕制的三维螺线管感应线圈3，磁芯2设于聚酰亚胺材料7内部，述励磁线圈5和感应线圈3均通过聚酰亚胺材料7与磁芯2绝缘隔离；
励磁线圈5和感应线圈3均位于二氧化硅基体1之上，并且两端均与引脚4相连；
励磁线圈5包括励磁线圈的底层线圈9和励磁线圈的顶层线圈10，
感应线圈3包括感应线圈的底层线圈8和感应线圈的顶层线圈11；
励磁线圈的底层线圈9和励磁线圈的顶层线圈10由连接导体6连接，
感应线圈的底层线圈8和感应线圈的顶层线圈11由连接导体6连接。
本实施例中，不相连的两组三维螺线管励磁线圈的电流方向相反。
本实施例中，感应线圈的底层线圈8与二氧化硅基体1之间设有第一Cr/Cu种子层，磁芯2下表面与聚酰亚胺材料7之间设有第二Cr/Cu种子层，感应线圈的顶层线圈11与聚酰亚胺材料7上表面之间设有第三Cr/Cu种子层，设有种子层的原因是由于基体本身并不导电，把基体的表面涂上一层薄膜金属层以便能够提供负的偏置电压。
本实施例中，第一Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第二Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第三Cr/Cu种子层的厚度为100nm。
本实施例中，感应线圈的底层线圈8和励磁线圈的底层线圈9的厚度范围为5～20μm。
本实施例中，磁芯2为NiFe磁芯，厚度为20μm。
本实施例中，引脚的厚度为100nm，连接导体厚度为35μm。
本实施例中，二氧化硅基体1的上表面还设有二氧化硅绝缘层。
Claims (8)
1.一种基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述磁通门探头包括二氧化硅基体（1）、励磁线圈（5）、感应线圈（3）、磁芯（2）、连接导体（6）、引脚（4）和聚酰亚胺材料（7）；
所述磁芯（2）为闭合的矩形磁芯，磁芯（2）的长边一侧对称的绕制不相连的两组三维螺线管励磁线圈，磁芯（2）的长边另一侧设有与励磁线圈（5）平行绕制的三维螺线管感应线圈，所述磁芯（2）设于聚酰亚胺材料（7）内部，所述励磁线圈（5）和感应线圈（3）均通过聚酰亚胺材料（7）与磁芯（2）绝缘隔离；
所述励磁线圈（5）和感应线圈（3）均位于二氧化硅基体(1)之上，并且两端均与引脚（4）相连；
所述励磁线圈（5）包括励磁线圈的底层线圈（9）和励磁线圈的顶层线圈（10），所述感应线圈（3）包括感应线圈的底层线圈（8）和感应线圈的顶层线圈（11）；
所述励磁线圈的底层线圈（9）和励磁线圈的顶层线圈（10）由连接导体（6）连接，所述感应线圈的底层线圈（8）和感应线圈的顶层线圈（11）由连接导体（6）连接。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述不相连的两组三维螺线管励磁线圈（5）的电流方向相反。
3.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：感应线圈的底层线圈（8）与二氧化硅基体（1）之间设有第一Cr/Cu种子层，磁芯（2）下表面与聚酰亚胺材料（7）之间设有第二Cr/Cu种子层，感应线圈的顶层线圈（11）与聚酰亚胺材料（7）上表面之间设有第三Cr/Cu种子层。
4.根据权利要求3所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述第一Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第二Cr/Cu种子层的厚度为100nm；第三Cr/Cu种子层的厚度为100nm。
5.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述感应线圈的底层线圈（8）和励磁线圈的底层线圈（9）的厚度范围为5～20μm。
6.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述磁芯（2）为NiFe磁芯，厚度为20μm。
7.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述引脚（4）的厚度为100nm，所述连接导体（6）厚度为35μm。
8.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的磁通门探头，其特征在于：所述二氧化硅基体（1）的上表面还设有二氧化硅绝缘层。
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2016
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