[发明专利]一种高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器

权利要求书

1.一种高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：包括绝缘基底（1）、变轨软磁块（2）和四个磁测量单元（3），所述四个磁测量单元（3）呈中心对称布置于绝缘基底（1）的表面，所述变轨软磁块（2）以四个磁测量单元（3）的中心点为中心对称放置在四个磁测量单元（3）上，每一个磁测量单元（3）的一部分位于变轨软磁块（2）的正下方；所述磁测量单元（3）包括磁力线聚集器（31）、补偿线圈（32）和磁敏感单元（33），所述磁力线聚集器（31）为中部设有中轴（311）的环状结构，所述中轴（311）上设有间隙（312），所述补偿线圈（32）绕设在中轴（311）的间隙（312）两侧，所述磁敏感单元（33）为由两个敏感磁电阻（331）和两个参考磁电阻（332）组成的惠斯通电桥，所述两个敏感磁电阻（331）布置于绝缘基底（1）的间隙（312）内，所述两个参考磁电阻（332）位于磁力线聚集器（31）下方的磁场屏蔽区域内，所述补偿线圈（32）的两个驱动电极、磁敏感单元（33）的两个驱动电极以及输出电极均布置于绝缘基底（1）上。

2.根据权利要求1所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述间隙（312）与中轴（311）呈45°角布置，且所有磁测量单元（3）中的间隙（312）的朝向方向相同。

3.根据权利要求1所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述磁力线聚集器（31）通过高导磁性膜生长在绝缘基底（1）上制成，或者在绝缘基底（1）上通过电镀或溅射制成。

4.根据权利要求1所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述中轴（311）的两端的宽度向中部逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述补偿线圈（32）包括上层线圈（321）和下层线圈（322），所述上层线圈（321）位于中轴（311）的上表面，所述下层线圈（322）位于中轴（311）的下表面，上层线圈（321）和下层线圈（322）共同形成环形线圈状结构并绕制在中轴（311）的两端。

6.根据权利要求5所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述上层线圈（321）和下层线圈（322）采用电镀成膜的方式制成。

7.根据权利要求2所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述敏感磁电阻（331）和参考磁电阻（332）均为隧道磁电阻传感器TMR。

8.根据权利要求1所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述变轨软磁块（2）通过环氧胶键合的方式固定在磁力线聚集器（31）、补偿线圈（32）构成的平面结构上。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的高Z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器，其特征在于：所述绝缘基底（1）为表面通过气相化学反应沉积一层绝缘层的本征硅。