[实用新型]一种易于封装的磁场传感器

说明书

技术领域

    本实用新型属于传感器技术领域，具体来说，涉及一种易于封装的磁场传感器。 

背景技术

磁场传感器有着悠久的历史，指南针的实用新型，到现在有着更加广阔的应用领域，智能通讯、交通导航、数据存储等都需要使用磁场传感器。 

随着微机电系统（MEMS）技术的发展，大大推动了MEMS磁场传感器的发展，出现了一些微型磁场传感器的结构，硅技术的大批量制造使得昂贵的设计制造成本得到了极大的降低，同时新发展的MEMS工艺能够在硅衬底上利用IC后处理工艺制作各种机械结构，为磁场传感器的设计开辟了新的途径。近年来，实现了一些MEMS微磁场传感器的结构，如法国的Vincent Beroulle、Laurent Latorre通过测量压阻的输出检测磁场； Beverley Eyre等人设计的扭摆式MEMS磁场传感器，测量在磁场作用下受力后结构扭摆的幅度，来测量磁场的大小；R.Sunier提出的谐振式磁场传感器，通过测量谐振频率来测量磁场；谐振式磁场传感器，包括一个两端有间隙的磁聚能器，制作的材料需要使用软磁材料。这些磁场传感器只能测量磁场的大小。磁场传感器的封装对传感器性能有着重要的影响，由于金属线在磁场作用下能够受到洛仑兹力的作用，不恰当的引线可能会引起导线的相互作用，影响传感器的性能。 

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种易于封装的磁场传感器，该磁场传感器封装方便，能够降低引线对传感器性能的影响。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是： 

一种易于封装的磁场传感器，该磁场传感器包括四个悬臂梁、悬臂梁锚区、第一支撑柱、金属层、氧化硅膜层和硅膜层，悬臂梁锚区固定在第一支撑柱的顶面；四个悬臂梁呈十字形，固定在悬臂梁锚区的侧壁上；每个悬臂梁的顶面设有一圈金属线，悬臂梁锚区和第一支撑柱中设有八个连接通孔，金属层通过连接通孔与金属线连接；氧化硅膜层固定在硅膜层的顶面，金属层固定在氧化硅膜层的顶面，第一支撑柱固定在金属层的顶面；焊盘为八个，八个焊盘位于悬臂梁的外侧，焊盘和金属层之间设有第二支撑柱，第二支撑柱中设有连接孔，金属层通过连接孔与传感器的焊盘连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果： 

1.结构简单，能同时实现磁场方向和幅度测量。本实用新型是用于测量磁场方向和幅度的磁场传感器，该传感器以衬底为平面，在衬底上方设有悬臂梁、金属线、锚区。采用对称结构，属于平衡振动，振型相对比较干净，在相同受力的情况下会增加结构的运动位移。当该传感器处于磁场中时，悬臂梁上金属线受洛伦兹力的作用产生振动，在两种不同振动形式可以测量得到悬臂梁不同磁场方向下的位移，得到不同的磁场分量，从而达到测量磁场方向的目的，进而可以测量磁场幅度。所取的测量点是梁边缘的对于P1对称的1/4和3/4处，测量该两点的值后取平均，可以消除受力引起的扭转因素，利于测量的准确性。本实用新型利用金属线加上交流信号感应出洛伦兹力来驱动悬臂梁的十字梁结构，采用对称结构，属于平衡振动，在相同受力的情况下会增加结构的运动位移。本实用新型对所测量点的位置测量可以采用光学的方法得到，也可以采用电容的方法得到。

2.功耗小、灵敏度高、精度高、受温度影响小、性能可靠。本实用新型利用测量不同振动下悬臂梁的位移，来测量磁场的方向。整个测量过程中电流很小，功耗低。另外，本实用新型将金属线设于悬臂梁四周。这样，在同样的磁场条件下，悬臂梁受力最大而振动幅度也最大，因此功耗小，其灵敏度和精度较高。相对热驱动的传感器而言，本磁场传感器用洛伦兹力相对比较容易驱动，受温度影响小。同时，本磁场传感器中，只要有磁场和电流存在，悬臂梁就会产生振动，性能可靠。 

3. 能减小封装引线对传感器的影响。传感器上的焊盘与引线连接，焊盘设置在悬臂梁的外侧，这样，引线失效对传感器悬臂梁不会造成影响。将传感器结构与封装的引线分开，能减小封装引线对传感器的影响，防止引线由于受到磁场力作用，引起坍塌，从而导致与磁场传感器表面金属线碰撞引起短路，或者与金属线连接后减小起作用的金属线的长度，影响磁场传感器的有效作用力，降低传感器的性能。 

4.将与引线连接的焊盘设置在悬臂梁的外侧，减小了引线的长度，能够减小引线在磁场中受力的作用，减小功耗。 

5. 将与引线连接的焊盘设置在悬臂梁的外侧，减低了引线的高度，减小与外封装壳接触的风险，性能更加可靠。