RU2636141C1 - Film system for forming magnetic field - Google Patents

Film system for forming magnetic field Download PDF

Info

Publication number
RU2636141C1
RU2636141C1 RU2016128643A RU2016128643A RU2636141C1 RU 2636141 C1 RU2636141 C1 RU 2636141C1 RU 2016128643 A RU2016128643 A RU 2016128643A RU 2016128643 A RU2016128643 A RU 2016128643A RU 2636141 C1 RU2636141 C1 RU 2636141C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
magnetic
film
concentrators
sensitive
Prior art date
Application number
RU2016128643A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Дмитриевич Тихонов
Андрей Андреевич Черемисинов
Наталия Наумовна Николаева
Original Assignee
Роберт Дмитриевич Тихонов
Андрей Андреевич Черемисинов
Наталия Наумовна Николаева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Дмитриевич Тихонов, Андрей Андреевич Черемисинов, Наталия Наумовна Николаева filed Critical Роберт Дмитриевич Тихонов
Priority to RU2016128643A priority Critical patent/RU2636141C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636141C1 publication Critical patent/RU2636141C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: film system for forming the magnetic field includes a substrate, a dielectric layer, a magnetosensitive element, film magnetic field concentrators arranged on both sides of the element sensitive to the magnetic field, a film magnetic shield, where the film concentrators consist of 2 or 10 areas separated by the non-magnetic gap, and above the element sensitive to the magnetic field, between the concentrators parallel to the plane of the substrate, there is a film magnetic shield over the sensitive area of the magnetosensitive element.
EFFECT: providing the possibility of creating magnetic field sensors with a linear conversion of magnetic induction into an electrical signal over a wide range of magnetic field changes.
4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковой электронике, полупроводниковым приборам, обладающим чувствительностью к воздействию магнитного поля.The present invention relates to semiconductor electronics, semiconductor devices having a sensitivity to a magnetic field.

Полупроводниковые датчики величины и направления магнитного поля находят все более широкое распространение в интегрированных микросистемах благодаря возможности их объединения с остальными компонентами микросистем методами микроэлектроники и создания микроминиатюрных приборов для контроля и управления в автоматизированных комплексах различного назначения.Semiconductor sensors of magnitude and direction of the magnetic field are becoming more widespread in integrated microsystems due to the possibility of combining them with other components of microsystems using microelectronics methods and the creation of microminiature devices for monitoring and control in automated complexes for various purposes.

В датчиках магнитного поля используются концентраторы магнитного поля, позволяющие повысить величину индукции внешнего магнитного поля в месте расположения чувствительного элемента за счет намагничивания магнитомягкого материала концентратора с высокой магнитной проницаемостью. Форма и расположение концентраторов относительно элемента, чувствительного к магнитному полю определяют величину и направление магнитного потока, проходящего в чувствительной зоне датчика. Система формирования магнитного потока, включающая пленочные концентраторы и датчики, позволяет повысить чувствительность преобразования магнитного поля в электрический сигнал.Magnetic field sensors use magnetic field concentrators to increase the magnitude of the external magnetic field induction at the location of the sensitive element due to magnetization of the soft magnetic material of the concentrator with high magnetic permeability. The shape and location of the concentrators relative to the element sensitive to the magnetic field determines the magnitude and direction of the magnetic flux passing in the sensitive zone of the sensor. The system of magnetic flux formation, including film concentrators and sensors, improves the sensitivity of the conversion of the magnetic field into an electrical signal.

Пленочные полосковые концентраторы используются в составе интегральных микросистем измерения магнитного поля. Чувствительными элементами служат преобразователи магнитного поля на основе магниторезисторов /1/, датчиков Холла /2/, магнитотранзисторов /3/.Film strip concentrators are used as part of integrated microsystems for measuring the magnetic field. Sensitive elements are magnetic field converters based on magnetoresistors / 1 /, Hall sensors / 2 /, magnetotransistors / 3 /.

В работе /4/ представлены результаты теоретического анализа работоспособности концентраторов магнитного поля в виде анизотропных ферромагнитных полосок над или под рабочими проводниками для магниторезистивных датчиков тока и датчиков Холла и показано, что наилучшие результаты дает случай, когда ось легкого намагничивания ферромагнитной пленки направлена вдоль ширины проводника.The work / 4 / presents the results of a theoretical analysis of the operability of magnetic field concentrators in the form of anisotropic ferromagnetic strips above or below the working conductors for magnetoresistive current sensors and Hall sensors and it is shown that the best results are obtained when the axis of easy magnetization of the ferromagnetic film is directed along the width of the conductor.

Две области пленочных концентраторов магнитного поля располагаются по сторонам от датчика и имеют различную форму прямоугольную, трапециевидную, Т-образную и дают разный коэффициент усиления магнитного поля /5/.Two regions of film concentrators of the magnetic field are located on the sides of the sensor and have a different shape, rectangular, trapezoidal, T-shaped and give different magnetic field gain / 5 /.

Изготавливаются пленки концентраторов методами микроэлектроники, например, локальным электрохимическим осаждением магнитомягкого сплава пермаллоя /6/.Concentrator films are made by microelectronics methods, for example, by local electrochemical deposition of a soft magnetic permalloy alloy / 6 /.

Пермаллóй - прецизионный сплав, состоящий из железа и никеля 45-82% Ni. Магнитные характеристики индукции насыщения BS и начальная магнитная проницаемость μН сплавов Ni-Fe зависят от процентного содержания никеля Ni /7/. Сплав с 81% Ni обладает высокой максимальной относительной магнитной проницаемостью μ~100000, малой коэрцитивной силой менее 1 Э. Возможность усиления магнитной индукции на пять порядков величины представляет большой интерес для разработчиков магниточувствительных интегральных микросистем. Для применения пленок Ni81Fe19 в качестве концентраторов магнитного поля необходимо учитывать, что при намагничивании изменение магнитной индукции происходит в узком диапазоне изменения напряженности магнитного поля.Permalloy is a precision alloy consisting of iron and nickel 45-82% Ni. The magnetic characteristics of saturation induction B S and the initial magnetic permeability μ N of Ni-Fe alloys depend on the percentage of nickel Ni / 7 /. An alloy with 81% Ni has a high maximum relative magnetic permeability μ ~ 100000, a small coercive force of less than 1 Oe. The possibility of enhancing magnetic induction by five orders of magnitude is of great interest to developers of magnetically sensitive integrated microsystems. To use Ni 81 Fe 19 films as magnetic field concentrators, it must be taken into account that during magnetization, the change in magnetic induction occurs in a narrow range of changes in the magnetic field strength.

Изменение кривой намагничивания системы дросселя, содержащего катушку с разрезным сердечником, выполненным из ленточной электротехнической стали, за счет обработки торцов его половин предложено в патенте /8/. Технический результат заключается в получении существенной нелинейности кривых намагничивания. Этот патент является наиболее близким аналогом, принятым нами за прототип.Changing the magnetization curve of the choke system containing a coil with a split core made of tape electrical steel, due to the processing of the ends of its halves, is proposed in the patent / 8 /. The technical result consists in obtaining a significant nonlinearity of the magnetization curves. This patent is the closest analogue adopted by us as a prototype.

Основной недостаток этой системы состоит в том, что обработка торцов разрезного сердечника дросселя дает нелинейность кривых намагничивания, тогда как в датчиках магнитного поля необходимо иметь линейное преобразование магнитной индукции в электрический сигнал в широком диапазоне изменения магнитного поля.The main disadvantage of this system is that the processing of the ends of the split core of the inductor gives a non-linearity of the magnetization curves, while in magnetic field sensors it is necessary to have a linear conversion of magnetic induction into an electrical signal in a wide range of changes in the magnetic field.

Задача изобретения - создание пленочной системы формирования магнитного поля с линейным преобразованием магнитной индукции в электрический сигнал в широком диапазоне изменения магнитного поля.The objective of the invention is the creation of a film system for the formation of a magnetic field with a linear conversion of magnetic induction into an electric signal in a wide range of changes in the magnetic field.

Поставленная задача решается за счет того, что пленочная система формирования магнитного поля, содержащая подложку; диэлектрический слой; элемент, чувствительный к магнитному полю; пленочные концентраторы магнитного поля из магнитомягкого материала, например пермаллоя, расположенные с двух сторон от элемента, чувствительного к магнитному полю, отличающаяся тем, что концентраторы состоят из 2 или 10 областей, разделенных немагнитным зазором, а над элементом, чувствительным к магнитному полю, между концентраторами параллельно плоскости подложки расположен пленочный магнитный экран из магнитомягкого материала над чувствительной областью элемента, чувствительного к магнитному полю.The problem is solved due to the fact that the film system for the formation of a magnetic field containing a substrate; dielectric layer; magnetic field sensitive element; film magnetic field concentrators made of soft magnetic material, for example permalloy, located on both sides of an element sensitive to a magnetic field, characterized in that the concentrators consist of 2 or 10 regions separated by a non-magnetic gap, and above the element sensitive to a magnetic field, between concentrators parallel to the plane of the substrate is a film magnetic screen of soft magnetic material above the sensitive region of the element that is sensitive to the magnetic field.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Пленочная система формирования магнитного поля с помощью плоского магнитного экрана выравнивает направленное вдоль поверхности подложки магнитное поле в чувствительном элементе и обеспечивает линейность преобразования магнитного поля в электрический сигнал, а с помощью пленочных концентраторов магнитного поля определенной толщины, разделенных немагнитными промежутками усиливает магнитное поле за счет намагничивания магнитомягкого материала пленки и создает магнитный поток до насыщения в расширенном диапазоне измеряемых магнитных полей.Between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result, there is a causal relationship. The film system for the formation of a magnetic field using a flat magnetic screen aligns the magnetic field directed along the surface of the substrate in the sensing element and provides linearity in the conversion of the magnetic field into an electric signal, and using film concentrators of a magnetic field of a certain thickness, separated by non-magnetic gaps, enhances the magnetic field due to magnetization of soft magnetic film material and creates a magnetic flux to saturation in the extended range of the measured magnet ny fields.

Изобретение пленочной системы формирования магнитного поля позволяет создавать датчики магнитного поля с линейным преобразованием величины напряженности магнитного поля в электрический сигнал в широком диапазоне изменения напряженности магнитного поля.The invention of a film system for the formation of a magnetic field allows the creation of magnetic field sensors with a linear conversion of the magnitude of the magnetic field into an electric signal in a wide range of changes in the magnetic field.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение пленочной системы формирования магнитного поля с линиями магнитной индукции. На фиг. 2 даны зависимости от напряженности магнитного поля величины магнитного потока намагничивания. На фиг. 3 дана зависимость потока насыщения магнитного поля и индукции насыщения от толщины пленок в концентраторах. На фиг. 4 показаны зависимости от напряженности магнитного поля выходного сигнала магнитного преобразователя на основе анизотропного магниторезистивного эффекта.In FIG. 1 shows a cross section of a film system for the formation of a magnetic field with lines of magnetic induction. In FIG. Figure 2 shows the dependences of the magnitude of the magnetization flux on the magnetic field strength. In FIG. Figure 3 shows the dependence of the saturation flux of the magnetic field and saturation induction on the thickness of the films in concentrators. In FIG. Figure 4 shows the dependences on the magnetic field strength of the output signal of the magnetic transducer based on the anisotropic magnetoresistive effect.

На фиг. 1 показано поперечное сечение пленочной системы формирования магнитного поля с линиями магнитной индукции, где система состоит из (1) подложки; (2) диэлектрического слоя; (3) элемента, чувствительного к магнитному полю; (4) магниточувствительной области элемента; (5) концентраторов магнитного поля с одной стороны от чувствительного элемента; (6) магнитного экрана; (7) концентраторов магнитного поля с другой стороны от чувствительного элемента; (8) линий магнитной индукции. Буквенными обозначениями на фиг. 1 указаны: h1 - толщина пленки концентратора, h2 - толщина пленки магнитного экрана, D - длина части концентратора, L - зазор между частями концентраторов, H - внешнее измеряемое магнитное поле.In FIG. 1 shows a cross section of a film system for forming a magnetic field with magnetic induction lines, where the system consists of (1) a substrate; (2) a dielectric layer; (3) a magnetic field sensitive element; (4) the magnetically sensitive region of the element; (5) magnetic field concentrators on one side of the sensing element; (6) magnetic screen; (7) magnetic field concentrators on the other side of the sensing element; (8) lines of magnetic induction. The letters in FIG. 1 indicate: h 1 - the film thickness of the concentrator, h 2 - the film thickness of the magnetic screen, D - the length of the part of the concentrator, L - the gap between the parts of the concentrators, H - the external measured magnetic field.

На фиг. 2 представлены экспериментальные зависимости от напряженности магнитного поля Н величины магнитного потока намагничивания Ф с концентраторами из пермаллоя толщиной 14 мкм: 1. в виде сплошной пленки; 2. в виде пленочных областей, разделенных немагнитным зазором на 10 частей; 3. под магнитным экраном. Буквенными обозначениями на фиг. 2 указаны поток насыщения магнитного поля Фн и индукции насыщения Нн.In FIG. Figure 2 shows the experimental dependences of the magnetic field H on the magnitude of the magnetization flux F with permalloy concentrators with a thickness of 14 μm: 1. in the form of a continuous film; 2. in the form of film regions separated by a nonmagnetic gap into 10 parts; 3. under the magnetic screen. The letters in FIG. Figure 2 shows the saturation flux of the magnetic field Фн and induction of saturation Нн.

На фиг. 3 приведены экспериментальные зависимости от толщины пленок пермаллоя потока насыщения магнитного поля Фн и индукции насыщения Нн концентраторов с частями пленки размером D, разделенными немагнитным зазором L в двух вариантах плотности заполнения K=D/L: 1. Фн, 1.1 Нн при K=0,8; 2. Фн, 2.2 Нн при K=0,2.In FIG. Figure 3 shows the experimental dependences on the thickness of the permalloy films of the saturation flux of the magnetic field Фн and the saturation induction Нн of concentrators with parts of the film D sized separated by a nonmagnetic gap L in two versions of the filling density K = D / L: 1. Фн, 1.1 Нн at K = 0, 8; 2. Fn, 2.2 Nn at K = 0.2.

На фиг. 4 представлены экспериментальные зависимости от напряженности магнитного поля величины чувствительности магнитного преобразователя на основе анизотропного магниторезистивного эффекта 1) с пленочной системой формирования магнитного поля и 2) без пленочной системы формирования магнитного поля.In FIG. Figure 4 shows the experimental dependences of the magnetic field sensitivity on the magnetic transducer on the basis of the anisotropic magnetoresistive effect 1) with a film system for the formation of a magnetic field and 2) without a film system for the formation of a magnetic field.

Представленное на фиг. 1 поперечное сечение структуры пленочной системы формирования магнитного поля показывает, что магнитный экран (6) с толщиной h2 расположен на диэлектрическом слое (2) и подложке (1) над элементом чувствительным к магнитному полю (3) и магниточувствительной области элемента (4). Концентраторы магнитного поля (5) (7) с толщиной h1, с размером D и с зазором между концентраторами L расположены на диэлектрическом слое (2) с двух сторон от магнитного экрана (6) и магниточувствительной области элемента (4). Измеряемое внешнее магнитное поле H намагничивает пленочные концентраторы (5) (7) и магнитный экран (6) в результате чего в пленочной системе формирования магнитного поля создаются линии магнитной индукции (8). Чувствительный элемент магнитного поля (3) в виде магниторезистора, датчика Холла или магнитотранзистора преобразует магнитную индукцию (8) в электрический сигнал, соответствующий измеряемому внешнему магнитному полю H.Presented in FIG. 1, the cross section of the structure of the film system for the formation of a magnetic field shows that a magnetic screen (6) with a thickness h 2 is located on the dielectric layer (2) and the substrate (1) above the element sensitive to the magnetic field (3) and the magnetically sensitive region of the element (4). Magnetic field concentrators (5) (7) with thickness h 1 , size D and with a gap between concentrators L are located on the dielectric layer (2) on both sides of the magnetic screen (6) and the magnetically sensitive region of the element (4). The measured external magnetic field H magnetizes the film concentrators (5) (7) and the magnetic screen (6), as a result of which magnetic induction lines (8) are created in the film system for the formation of the magnetic field. A magnetic field sensing element (3) in the form of a magnetoresistor, a Hall sensor or a magnetotransistor converts magnetic induction (8) into an electric signal corresponding to the measured external magnetic field H.

Линия намагничивания 1 на фиг. 2 показывает, что сплошная пленка пермаллоя толщиной 14 мкм имеет малое магнитное поле насыщения Нн ≈ 5 Э и большое значение магнитного потока насыщения Фн ≈ 2600 нВб. Малая величина Нн ограничивает диапазон магнитного поля, в котором происходит изменение магнитного потока. Пленочные области при разделении немагнитным зазором на 10 частей имеют линию намагничивания 2 с магнитным полем насыщения Нн ≈ 75 Э и значением магнитного потока насыщения Фн ≈ 500 нВб. Разделенные концентраторы имеют больше диапазон магнитного поля, в котором происходит изменение магнитного потока и меньше поле насыщения. Линия намагничивания 3 под магнитным экраном зависит от толщины h2. Величина магнитного потока намагничивания Фн ≈ 60 нВб уменьшается под экраном при сохранении магнитного поля насыщения Нн ≈ 75 Э.The magnetization line 1 in FIG. 2 shows that a continuous permalloy film with a thickness of 14 μm has a small saturation magnetic field Hn ≈ 5 Oe and a large saturation magnetic flux Fn ≈ 2600 nVb. The small value of Hn limits the range of the magnetic field in which the magnetic flux changes. The film regions, when divided by a non-magnetic gap into 10 parts, have a magnetization line 2 with a saturation magnetic field Hn ≈ 75 Oe and a saturation magnetic flux Fn ≈ 500 nVb. Separated concentrators have a larger magnetic field range in which a change in magnetic flux occurs and a smaller saturation field. The magnetization line 3 under the magnetic screen depends on the thickness h 2 . The magnitude of the magnetization flux Fn ≈ 60 nVb decreases under the screen while maintaining the saturation magnetic field Hn ≈ 75 Oe.

Экспериментальные зависимости от толщины пленок пермаллоя потока насыщения магнитного поля Фн и индукции насыщения Нн концентраторов с частями пленки размером D, разделенными немагнитным зазором L в двух вариантах плотности заполнения K=D/L: 1. Фн, 1.1 Нн при K=0,8; 2. Фн, 2.2 Нн при K=0,2 приведены на фиг. 3 и показывают, что поток насыщения магнитного поля Фн в указанных вариантах различается в 5 раз, а индукция насыщения Нн изменяется в зависимости от толщины пленок пермаллоя практически одинаково. Индукция насыщения магнитного поля не зависит от потока насыщения, а зависит от толщины пленок пермаллоя в концентраторах h1. Для получения широкого диапазона изменения индукции насыщения магнитного поля необходимо увеличивать толщину пленок в концентраторах. Для получения высоких значений потока насыщения магнитного поля необходимо максимальное заполнение площади занимаемой частями концентратора при минимальном зазоре между частями, т.е. повышать K.Experimental dependences on the permalloy film thickness of the saturation flux of the magnetic field Фн and the saturation induction Нн of concentrators with parts of the film of size D separated by a nonmagnetic gap L in two variants of the filling density K = D / L: 1. Фн, 1.1 Нн at K = 0.8; 2. Fn, 2.2 Nn at K = 0.2 are shown in FIG. 3 and show that the saturation flux of the magnetic field of Фн in these cases differs 5 times, and the induction of saturation of Нн varies depending on the thickness of permalloy films almost the same. The saturation induction of the magnetic field does not depend on the saturation flux, but depends on the thickness of permalloy films in concentrators h 1 . To obtain a wide range of changes in the induction of saturation of the magnetic field, it is necessary to increase the thickness of the films in the concentrators. To obtain high saturation fluxes of the magnetic field, it is necessary to maximize the area occupied by the parts of the concentrator with a minimum gap between the parts, i.e. raise K.

Как видно на фиг. 4(1), экспериментальная зависимость от напряженности магнитного поля величины чувствительности магнитного преобразователя на основе анизотропного магниторезистивного эффекта с пленочной системой формирования магнитного поля из 10 мкм пленки электроосажденного пермаллоя показывает в 5 раз увеличение чувствительности преобразователя магнитного поля на основе AMP эффекта и в 3 раза расширение диапазона напряженности измеряемого магнитного поля по сравнению с AMP без пленочной системы формирования магнитного поля на фиг. 4(2).As seen in FIG. 4 (1), the experimental dependence on the magnetic field strength of the sensitivity value of a magnetic transducer based on an anisotropic magnetoresistive effect with a film system for the formation of a magnetic field of 10 μm film of electrodeposited permalloy shows a 5-fold increase in the sensitivity of the magnetic field transducer based on the AMP effect and a 3-fold expansion the measured magnetic field strength range compared to AMP without the film magnetic field formation system in FIG. 4 (2).

Функционирование пленочной системы формирования магнитного поля происходит следующим образом. В отсутствие внешнего магнитного поля начальная магнитная индукция магнитного экрана (6) создает нулевой уровень электрического сигнала элемента чувствительного к магнитному полю (3). Во внешнем магнитном поле сформированная концентраторами (5), (7) и магнитным экраном (6) магнитная индукция создает рабочий уровень электрического сигнала элемента чувствительного к магнитному полю (3). Разность напряжений в нулевом и рабочем уровнях определяет величину магнитного поля, действующего параллельно поверхности кристалла.The functioning of the film system for the formation of a magnetic field is as follows. In the absence of an external magnetic field, the initial magnetic induction of the magnetic screen (6) creates a zero level of the electric signal of the element sensitive to the magnetic field (3). In an external magnetic field, magnetic induction formed by concentrators (5), (7) and a magnetic screen (6) creates a working level of the electric signal of an element sensitive to a magnetic field (3). The voltage difference at the zero and working levels determines the magnitude of the magnetic field acting parallel to the surface of the crystal.

Перечисленные на фиг. 1 конструктивные элементы пленочной системы формирования магнитного поля концентраторы (5), (7) и магнитный экран (6) выполнены по технологии локального электрохимического осаждения следующим образом. На поверхности диэлектрического слоя (2) и подложки (1) с элементом, чувствительным к магнитному полю (3), и магниточувствительной области элемента (4) наносится металлический слой, например никеля с помощью термического напыления. На металлическом слое формируется фотолитографией маска из фоторезиста. Топология выбирается таким образом, чтобы окна в маске соответствовали концентраторам (5), (7) и магнитному экрану (6). В электрохимической ячейке анод присоединяется к металлическому слою, а на никелевый катод подается постоянное напряжение. Электролит содержит соли никеля и железа. При выбранной величине плотности тока проводится локальное осаждение пермаллоя и формирование концентраторов (5), (7) и магнитного экрана (6). Фоторезист, расположенный между концентраторами и магнитным экраном, смывается, а пленка никеля удаляется ионным травлением.Listed in FIG. 1, the structural elements of the film system for the formation of a magnetic field, the concentrators (5), (7) and the magnetic screen (6) are made using the local electrochemical deposition technology as follows. On the surface of the dielectric layer (2) and the substrate (1) with the element sensitive to the magnetic field (3) and the magnetically sensitive region of the element (4), a metal layer, for example nickel, is deposited by thermal spraying. A photoresist mask is formed on the metal layer by photolithography. The topology is chosen so that the windows in the mask correspond to the concentrators (5), (7) and the magnetic screen (6). In the electrochemical cell, the anode is attached to the metal layer, and a constant voltage is applied to the nickel cathode. The electrolyte contains salts of nickel and iron. At the selected current density, a local deposition of permalloy and the formation of concentrators (5), (7) and a magnetic screen (6) are carried out. The photoresist located between the concentrators and the magnetic screen is washed off, and the nickel film is removed by ion etching.

Описанная выше пленочная система формирования магнитного поля используются для создания датчиков магнитного поля различного назначения на основе магниторезисторов, датчиков Холла, магнитотранзисторов.The above-described film system for the formation of a magnetic field is used to create magnetic field sensors for various purposes based on magnetoresistors, Hall sensors, magnetotransistors.

Пленочная система формирования магнитного поля обладает новым качеством в датчиках магнитного поля - повышенной чувствительностью к магнитной индукции, направленной параллельно поверхности подложки и расширенным диапазоном чувствительности.The film system for the formation of a magnetic field has a new quality in magnetic field sensors - increased sensitivity to magnetic induction directed parallel to the surface of the substrate and an extended sensitivity range.

Источники информацииInformation sources

1. Амеличев В.В., Аравин В.В., Белов А.Н., Красюков А.Ю., Резнев А.А., Сауров А.Н. Создание интегральных компонентов усиления магнитного сигнала в беспроводной МЭМС на основе магниторезистивных элементов // Нано- и микросистемная техника, 2013, №3, С. 29-33.1. Amelichev VV, Aravin VV, Belov A.N., Krasyukov A.Yu., Reznev A.A., Saurov A.N. Creation of integral components of magnetic signal amplification in a wireless MEMS based on magnetoresistive elements // Nano- and Microsystem Technology, 2013, No. 3, P. 29-33.

2. P.M. Drljača, F. Vincent, P. Besse, R.S. Popović. Sensors and Actuators A: Physical, Volumes 97-98, 1 April 2002, Pages 10-14, Selected papers from Eurosenors XV, "Design of planar magnetic concentrators for high sensitivity Hall devices".2. P.M. Drljača, F. Vincent, P. Besse, R.S. Popović. Sensors and Actuators A: Physical, Volumes 97-98, 1 April 2002, Pages 10-14, Selected papers from Eurosenors XV, "Design of planar magnetic concentrators for high sensitivity Hall devices".

3. Schneider M., R. Castagnetti, M.G. Allen, H. Baltes Integrated flux concentrator improves CMOS magnetotransistors // Micro Electro Mechanical Systems, 1995, MEMS '95, Proceedings. IEEE3. Schneider M., R. Castagnetti, M.G. Allen, H. Baltes Integrated flux concentrator improves CMOS magnetotransistors // Micro Electro Mechanical Systems, 1995, MEMS '95, Proceedings. IEEE

4. Вагин Д.В., Касаткин С.И., Поляков П.А. Полосковые концентраторы магнитного поля для магниторезистивных датчиков тока и датчиков Холла. // Датчики и системы. - 2010. - №12. - С. 25-29.4. Vagin D.V., Kasatkin S.I., Polyakov P.A. Strip magnetic field concentrators for magnetoresistive current sensors and Hall sensors. // Sensors and systems. - 2010. - No. 12. - S. 25-29.

5. Marinho, Zita "3D Magnetic Flux Concentrators with improved efficiency for Magnetoresistive Sensors", Instituto Superior Tecnico, Universidade Tecnica de Lisboa, 2010.5. Marinho, Zita "3D Magnetic Flux Concentrators with improved efficiency for Magnetoresistive Sensors", Instituto Superior Tecnico, Universidade Tecnica de Lisboa, 2010.

6. Тихонов P.Д., Черемисинов А.А., Генералов C.C., Горелов Д.В., Поломошнов C.A., Казаков Ю.В. Получение концентраторов магнитного поля с помощью электрохимического осаждения пермаллоя // Нано- и микросистемная техника, 2015, №3, С. 51-57.6. Tikhonov P.D., Cheremisinov A.A., Generalov C.C., Gorelov D.V., Polomoshnov C.A., Kazakov Yu.V. Obtaining magnetic field concentrators using electrochemical deposition of permalloy // Nano- and Microsystem Technology, 2015, No. 3, P. 51-57.

7. Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1983. 408 с.7. Milovzorov V.P. Electromagnetic automation devices. Textbook for high schools. - M.: Higher School, 1983. 408 p.

8. В.Л. Косенко, А.Ф. Голуб. Способ изменения формы кривой намагничивания дросселей. Патент РФ №2257630 - прототип.8. V.L. Kosenko, A.F. Golub. A way to change the shape of the magnetization curve of chokes. RF patent №2257630 - prototype.

Claims (1)

Пленочная система формирования магнитного поля, содержащая подложку; диэлектрический слой; элемент, чувствительный к магнитному полю; пленочные концентраторы магнитного поля из магнитомягкого материала, например пермаллоя, расположенные с двух сторон от элемента, чувствительного к магнитному полю, отличающаяся тем, что концентраторы состоят из 2 или 10 областей, разделенных немагнитным зазором, а над элементом, чувствительным к магнитному полю, между концентраторами параллельно плоскости подложки расположен пленочный магнитный экран из магнитомягкого материала над чувствительной областью элемента, чувствительного к магнитному полю.A film system for generating a magnetic field comprising a substrate; dielectric layer; magnetic field sensitive element; film magnetic field concentrators made of soft magnetic material, for example permalloy, located on both sides of an element sensitive to a magnetic field, characterized in that the concentrators consist of 2 or 10 regions separated by a non-magnetic gap, and above the element sensitive to a magnetic field, between concentrators parallel to the plane of the substrate is a film magnetic screen of soft magnetic material above the sensitive region of the element that is sensitive to the magnetic field.
RU2016128643A 2016-07-14 2016-07-14 Film system for forming magnetic field RU2636141C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016128643A RU2636141C1 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Film system for forming magnetic field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016128643A RU2636141C1 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Film system for forming magnetic field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636141C1 true RU2636141C1 (en) 2017-11-20

Family

ID=60328617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016128643A RU2636141C1 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Film system for forming magnetic field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636141C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108732408A (en) * 2018-04-24 2018-11-02 厦门理工学院 A kind of strain-type current sensor based on magnetized film
RU189844U1 (en) * 2018-11-08 2019-06-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect
RU2797350C1 (en) * 2022-09-07 2023-06-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет) (ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Се Film sensor for non-invasive registration of magnetic field in a biological object

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573372B1 (en) * 1992-06-03 1999-07-21 Eastman Kodak Company Thin film very high sensitivity magnetoresistive magnetometer having temperature compensation and single domain stability
WO2004074855A3 (en) * 2003-02-20 2004-12-02 Honeywell Int Inc Magnetic field sensor
RU2257630C2 (en) * 2003-04-21 2005-07-27 Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого Method for varying shape of reactor magnetization curve
EP2878966A1 (en) * 2013-03-26 2015-06-03 Asahi Kasei Microdevices Corporation Magnetic sensor and method for detecting magnetism thereof
RU2568148C1 (en) * 2014-08-12 2015-11-10 федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ Magnetoresistive converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573372B1 (en) * 1992-06-03 1999-07-21 Eastman Kodak Company Thin film very high sensitivity magnetoresistive magnetometer having temperature compensation and single domain stability
WO2004074855A3 (en) * 2003-02-20 2004-12-02 Honeywell Int Inc Magnetic field sensor
RU2257630C2 (en) * 2003-04-21 2005-07-27 Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого Method for varying shape of reactor magnetization curve
EP2878966A1 (en) * 2013-03-26 2015-06-03 Asahi Kasei Microdevices Corporation Magnetic sensor and method for detecting magnetism thereof
RU2568148C1 (en) * 2014-08-12 2015-11-10 федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ Magnetoresistive converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108732408A (en) * 2018-04-24 2018-11-02 厦门理工学院 A kind of strain-type current sensor based on magnetized film
CN108732408B (en) * 2018-04-24 2023-11-07 厦门理工学院 Strain type current sensor based on magnetization film
RU189844U1 (en) * 2018-11-08 2019-06-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect
RU2797350C1 (en) * 2022-09-07 2023-06-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет) (ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Се Film sensor for non-invasive registration of magnetic field in a biological object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10184959B2 (en) Magnetic current sensor and current measurement method
US20150108974A1 (en) Magnetometer
JP5518661B2 (en) Semiconductor integrated circuit, magnetic detector, electronic compass
US4309655A (en) Measuring transformer
US7145331B2 (en) Magnetic sensor having a closed magnetic path formed by soft magnetic films
US4414510A (en) Low cost sensing system and method employing anistropic magneto-resistive ferrite member
KR20070029239A (en) Dc current sensor
EP1802988A1 (en) Non-linear magnetic field sensors and current sensors
JP5882444B2 (en) Magnetic field measuring apparatus and magnetic field measuring method
JPWO2008072610A1 (en) Magnetic sensor and magnetic encoder using the same
RU2656237C2 (en) Magnetic current sensor with a film concentrator
JP2001281308A (en) Magnetic sensor and position detector
Nhalil et al. Planar Hall effect magnetometer with 5 pT resolution
JP6132085B2 (en) Magnetic detector
RU2636141C1 (en) Film system for forming magnetic field
JP2010536011A (en) Arrangement of current measurement through a conductor
Lei et al. A low power micro fluxgate sensor with improved magnetic core
WO2015156260A1 (en) Current detection device
JP2016505834A (en) Wide dynamic range magnetometer
JP2009204415A (en) Current sensor and watt-hour meter
US8866473B2 (en) Magnetic field sensor device, corresponding production method, and magnetic field measuring method
KR20180035701A (en) Thin-film magnetic sensor
JP4541136B2 (en) Magnetic body detection sensor and magnetic body detection line sensor
KR101233662B1 (en) Flexible magnetoresistance sensor and manufacturing method thereof
EP3851864B1 (en) Magnetic sensor and current sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180715