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非晶丝GMI磁传感器微加工制造方法

张波 闻小龙 万亚东 张超 李建华

张波, 闻小龙, 万亚东, 张超, 李建华. 非晶丝GMI磁传感器微加工制造方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250338
引用本文: 张波, 闻小龙, 万亚东, 张超, 李建华. 非晶丝GMI磁传感器微加工制造方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250338
ZHANG Bo, WEN Xiaolong, WAN Yadong, ZHANG Chao, LI Jianhua. Microfabrication Method for Amorphous Wires GMI Magnetic Sensors[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250338
Citation: ZHANG Bo, WEN Xiaolong, WAN Yadong, ZHANG Chao, LI Jianhua. Microfabrication Method for Amorphous Wires GMI Magnetic Sensors[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250338

非晶丝GMI磁传感器微加工制造方法

doi: 10.11999/JEIT250338 cstr: 32379.14.JEIT250338
基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(FRF-BD-25-033)
详细信息
    作者简介:

    张波:男,高级工程师,研究方向为磁性材料、器件及传感信息系统

    李建华:男,教授,研究方向为功能材料及MEMS设计

    通讯作者:

    李建华 jianhuali@ustb.edu.cn

  • 中图分类号: TP212

Microfabrication Method for Amorphous Wires GMI Magnetic Sensors

Funds: The Fundamental Research Funds for the Central Universities (FRF-BD-25-033)
  • 摘要: 与非晶带和非晶薄膜相比,非晶丝表现出更高的巨磁阻抗效应(GMI)性能,是制作GMI磁传感器的理想材料。但受限于其柔性异构的形态,非晶丝在器件制备过程中不易实现精准定位。另外,由于非晶丝润湿性差,焊接时接触电阻难以控制,导致器件性能一致性差。该文提出一种基于非晶丝的GMI磁传感器微加工制造方法,利用玻璃通孔作为对准标记和辅助固定,将非晶丝精确定位并固定在玻璃晶圆上,通过光刻、电镀等微加工工艺制备焊盘,实现非晶丝与焊盘之间的电互连,形成非晶丝的器件级加工与制造。采用绕线机在器件表面绕制信号拾取线圈,最终完成GMI磁传感器制备。该设计避免了直接在非晶丝上绕制信号拾取线圈产生的变形和应力积累问题,提高了非晶丝GMI磁传感器的可制造性。对制备的GMI磁传感器进行测试,结果表明该传感器在−1Oe~+1Oe之间具有良好的线性度和稳定性。
  • 图  1  钴基非晶丝的扫描电子显微镜图像

    图  2  非晶丝非晶丝与衬底组成的微型结构示意图

    图  3  非晶丝GMI传感器结构模型示意图

    图  4  实现非晶丝在玻璃晶圆上的精确定位和固定

    图  5  玻璃衬底非晶丝电互连制备工艺

    图  6  非晶丝与衬底组合结构实物照片

    图  7  非晶丝通过倒装焊接与 PCB 电连接

    图  8  对非晶丝施加频率为1 MHz的激励信号时信号拾取线圈的输出波形

    图  9  非晶丝磁传感器的信号拾取线圈在不同频率下产生信号的幅值

    图  10  非晶丝GMI弱磁传感器信号处理电路原理图

    图  11  非晶丝传感器及驱动电路

    图  12  非晶丝磁传感器电路结构图

    图  13  5个传感器输出的平均值和标准差

    图  14  非晶丝磁传感器在-1 Oe至+1 Oe磁场范围内的输出特性曲线

    图  15  在坡莫合金磁屏蔽桶中测量的非晶丝磁传感器的磁场噪声频谱

    表  1  5个传感器在相同磁场条件下的输出电压值

    磁场(Oe) 传感器1
    输出(V)
    传感器2
    输出(V)
    传感器3
    输出(V)
    传感器4
    输出(V)
    传感器5
    输出(V)
    0.120 0.0299 0.0819 0.0416 0.0715 0.0897
    0.096 0.1066 0.0559 0.0962 0.0728 0.0468
    0.072 0.2431 0.1937 0.2353 0.2002 0.1833
    0.048 0.3796 0.3302 0.3705 0.3484 0.3211
    0.024 0.5174 0.46811 0.5083 0.4888 0.4576
    0 0.6539 0.6058 0.6461 0.6175 0.5954
    –0.024 0.7917 0.7423 0.7826 0.7553 0.7319
    –0.048 0.9295 0.8788 0.9191 0.8944 0.8697
    –0.072 1.0673 1.0153 1.0556 1.0374 1.0075
    –0.096 1.2051 1.1531 1.1934 1.1596 1.1466
    –0.120 1.3429 1.2909 1.3312 1.3026 1.2831
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-04-29
  • 修回日期:  2025-09-29
  • 网络出版日期:  2025-10-11

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