[实用新型]一种磁电阻惯性传感器芯片

说明书

本实用新型公开一种磁电阻惯性传感器芯片，包括基底、振动隔膜、感应磁电阻、至少一个永磁薄膜，振动隔膜覆盖在基底的一侧表面，感应磁电阻和永磁薄膜设置于振动隔膜远离基底的表面，在振动隔膜远离基底的表面还设置有接触电极，感应磁电阻通过连接引线与接触电极连接；基底包括刻蚀形成的空腔，感应磁电阻与永磁薄膜之一或者全部设置于空腔在振动隔膜的垂直投影区域内。本实用新型磁电阻惯性传感器芯片的永磁薄膜产生的磁场在感应磁电阻的灵敏度方向分量产生变化，使感应磁电阻的阻值产生变化，造成输出电信号变化。本实用新型利用磁电阻的高灵敏度及高频响特性，提高输出信号强度及频率响应，有利于微弱压力、振动或加速度及高频振动的检测。

技术领域

本实用新型涉及磁性传感器领域，特别涉及一种磁电阻惯性传感器芯片。

背景技术

近年来，用于测量加速度，振动，压力的惯性传感器芯片在各个领域得到广泛关注。其中振动传感器领域又可细分为固体振动检测，包括建筑振动，机械振动；液体振动检测，包括水听声纳；以及气体振动，包括麦克风应用等领域。现有的惯性传感器芯片，主要基于硅基电容型，压电型，硅基压阻型等原理，将加速度，振动，压力等待测力学物理量转换为电压或电流信号加以测量。其中硅基电容型温度稳定良好，灵敏度较高，温度稳定性较好，但响应频带较窄；压电型温度稳定性及时间稳定性优秀，线性范围宽，但灵敏度较低；硅基压阻型灵敏度高，动态响应大，可测量微小压力，但温度稳定性差；此外上述技术在针对20MHz 以上频率振动信号检测基本为盲区。

磁电阻材料，具体而言包含具有钉扎层、自由层、非磁性隧道势垒层结构的隧道结磁电阻(TMR)，具有钉扎层、自由层、非磁性导电间隔层结构的巨磁电阻 (GMR)，以及具有磁各向异性层结构的各项异性磁电阻(AMR)。磁电阻材料作为磁场检测元件，具有优秀的频率响应特性，良好的温度特性，以及高的灵敏度，结合适合的力学传递结构及励磁结构，可用于特定惯性参数测量。然而，惯性参数测量中，励磁结构和磁电阻元件分属空间不同平面的设计，除能简化部分生产工艺的优势外，会造成总体良率不高，测量线性区间减小，力学传递结构、励磁结构、磁电阻元件相对空间位置调整受限，继而造成性能调整受限等诸多不足。

实用新型内容

针对目前加速度传感器对于微弱压力及高频振动检测信号微弱甚至无法检出的现状，本实用新型基于TMR/GMR/AMR磁电阻材料自身阻值对于外部磁场变化快速响应的特性，以及TMR/GMR/AMR自身优秀的温度特性，结合磁性或非磁性振动隔膜，提出一种能够测量微小高频振动，压力或加速度信号的高灵敏度高频测量的磁电阻惯性传感器芯片，该磁电阻惯性传感器芯片以磁电阻为敏感材料，将信号发射源永磁薄膜与信号接收源磁电阻设置于同一水平面，最大化信号线性区间，利用磁电阻对永磁薄膜磁场变化造成的电阻值变化，将机械运动转换为电信号，从而精确获得待测振动、加速度或压力信号。

本实用新型是根据以下技术方案实现的：

一种磁电阻惯性传感器芯片，其特征在于，包括基底、振动隔膜、感应磁电阻、至少一个永磁薄膜，其中：

所述振动隔膜覆盖在所述基底的一侧表面，所述感应磁电阻和所述永磁薄膜设置于所述振动隔膜远离所述基底的表面，在所述振动隔膜远离所述基底的表面还设置有接触电极，所述感应磁电阻通过连接引线与所述接触电极连接；

所述基底包括刻蚀形成的空腔，所述感应磁电阻与所述永磁薄膜之一或者全部设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内，所述永磁薄膜产生的磁场在所述感应磁电阻的灵敏度方向分量产生变化，使所述感应磁电阻的阻值产生变化，从而造成输出电信号变化。

优选地，所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的以外区域，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域的中部位置，或

所述感应磁电阻设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影区域内的内边沿，所述永磁薄膜设置于所述空腔在所述振动隔膜的垂直投影有区域的中部位置，或