[实用新型]巨磁阻式压力传感器

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器仪表的应用领域，涉及一种巨磁阻式压力传感器。 

背景技术

压力传感器是工业实践中最常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 

常用的压力传感器有电阻应变式压力传感器、半导体应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等。电阻应变式压力传感器在受力时产生的阻值变化较小，造成灵敏度低；半导体应变式压力传感器由于受晶向、杂质等因素的影响，灵敏度离散程度大，温度稳定性差并且在较大应变作用下非线性误差大，给使用带来一定困难；压阻式压力传感器是基于高掺杂硅的压阻效应实现的，高掺杂硅形成的压敏器件对温度有较强的依赖性，由压敏器件组成的电桥检测电路也会因温度变化引起灵敏度漂移；电感式压力传感器，体积比较大，很难实现微型化；电容式压力传感器精度的提高是利用增大电容面积来实现的，随着器件的微型化，其精度因有效电容面积减小而难以提高；谐振式压力传感器要求材料质量较高，加工工艺复杂，导致生产周期长，成本较高，另外，其输出频率与被测量往往是非线性关系，需进行线性化处理才能保证良好的精度。 

压力传感器对压力的测量是靠检测装置实现力电转换来完成的，其灵敏度、分辨率十分重要。目前的压力传感器由于受微型化和集成化条件的约束，使检测的灵敏度、分辨率等指标已达到敏感区域检测的极限状态，从而限制了压力传感器检测精度的进一步提高，很难满足现代军事、民用装备的需要。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种巨磁阻式压力传感器，基于巨磁阻效应，巨磁敏电阻的电阻值在微弱的磁场变化下会产生剧烈的变化，巨磁阻效应可以使传感器的灵敏度提高1-2个数量级，而且温度特性好，线性度好。巨磁阻式压力传感器适用于各种场合，能够通过MEMS方法加工生产，具有超高灵敏度，可用于精密测量。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种巨磁阻式压力传感器，包括： 

键合基板1； 

铁磁性薄膜承载体11，设置在键合基板1上方，上部分为弹性薄膜4，下部分为垫衬框体2，垫衬框体2四周与键合基板1相连接； 

铁磁性薄膜3，设置在铁磁性薄膜承载体11的弹性薄膜4的整个下表面； 

巨磁敏电阻8，设置在键合基板1上表面中心位置； 

保护罩6，固定在铁磁性薄膜承载体11的上方，保护罩6上表面的中间设置连通保护罩6的内腔24和外界的通孔7。 

较佳地，所述的铁磁性薄膜承载体11的X方向的长度小于键合基板1的X方向的长度，键合基板1相对于铁磁性薄膜承载体11有一个延伸区域。 

较佳地，所述的弹性薄膜4上表面中心位置刻制一个沉孔5，沉孔5为具有一定厚度的圆形孔。沉孔5的位置与巨磁敏电阻8的位置正对。弹性薄膜4的整个下表面设置铁磁性薄膜3，为巨磁敏电阻8提供稳定的磁场。所述的沉孔5，可以刻至铁磁性薄膜3的上表面，以使压力直接作用于铁磁性薄膜3上，导致其形变，在这种情况下，铁磁性薄膜3上表面需要生长一层氧化薄膜起保护作用。 

较佳地，所述的垫衬框体2为中空框体结构，框体下面与键合基板相连，上面覆盖弹性薄膜4，三者形成一个真空腔25。当该真空腔25与外界压力存在压差时，弹性薄膜4的沉孔区域就会发生形变，设置在沉孔5下面的铁磁 性薄膜3相应的发生形变，引起其产生的磁场发生变化。 

较佳地，所述的铁磁性薄膜3通过溅射法或分子束外延法设置在弹性薄膜4的下表面，所述的巨磁敏电阻8通过溅射法或分子束外延法设置在键合基板1的上表面。 

较佳地，所述的铁磁性薄膜3为多层结构，可以是自上到下依次为：二氧化硅层12、二氧化钛层13、铂层14、铁酸钴层15、铁酸铋层16。 

较佳地，所述巨磁敏电阻8通过巨磁敏电阻引出线9与巨磁敏电阻电极10相连，巨磁敏电阻电极10设置在键合基板1的延伸区域的上表面。 

较佳地，所述巨磁敏电阻8为多层结构，自上到下依次为上钽层17、铁锰层18、钴层19、铜层20、镍铁层21、下钽层22以及绝缘层23。