长磁传感器及制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有大范围检测能力的长磁传感器，包括：外壳；长磁传感芯片，长磁传感芯片位于外壳内，其中，长磁传感器芯片为GMR效应磁敏感元件，GMR效应磁敏感元件包括基体；至少两段彼此平行且互相分开的GMR磁敏感薄膜，GMR磁敏感薄膜沉积在基体上；第一组电极对，敷设在GMR磁敏感薄膜的两侧；第二组电极对敷设在GMR磁敏感薄膜的两端。电性连接组件，电性连接组件位于外壳内部，且与磁传感芯片相连；线路支撑体，位于外壳内部且与电性连接组件套设连接，用于支撑长磁传感芯片和电性连接组件。本发明的长磁传感器具有结构简单，生产成本低，体积小，厚度薄，灵敏度高等特点。本发明还公开了一种长磁传感器的制造方法。
【专利说明】 长磁传感器及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磁传感器【技术领域】，特别涉及一种长磁传感器及制造方法。
【背景技术】
[0002]磁传感器是通过其敏感单元对磁场、电流、应力应变、温度、光等变化引起的磁变化起敏感作用并导致其磁性能的变化，通过将该磁性能的变化转换成电信号，通过对电信号的测量以测量相关物理量、特别是微弱信号的物理量的器件。磁传感器被广泛应用于航空、航天、微电子，地质探矿、医学成像、信息采集以及金融及军事等领域。
[0003]在传统的工业领域里，应用最广泛的磁传感器是线圈式磁传感器，由于其体积大，灵敏度低和制作工艺复杂而难以集成，而且，其响应慢、分辨率低、稳定性和可靠性较差，因此越来越不能适应现代社会发展的需要，
[0004]图1示出了在金融领域里最广泛应用的传统的磁传感器的结构图。外壳101顶端有一开口 103，磁芯105a和105b形成一凸形座，其顶端突起从外壳顶端开口 103中伸出，底端缠绕有多匝线圈，在其顶端突起中央有一狭小磁隙107，磁芯105a和105b形成一凸形座被一支架111固定在外壳101内，线圈与印制电路板113相连，印制电路板通过焊针114a，114b与系统连通。当进行验钞检测时，磁芯105a和105b形成的凸形座顶端突起从钞票磁性油墨条或磁性金属条表面划过，由于凸形座顶端突起中央有一狭小磁隙107，因而，在其底端缠绕的多匝线圈中产生变化的磁场而形成感生电动势,此感生电动势的大小与钞票磁性油墨条或磁性金属条的磁场强度成比例，据此，可辨别钞票的真伪。随着金融业点钞、验钞技术的普及发展及假钞仿真度的不断提高，传统的线圈式磁传感器已越来越不能适应金融业发展的要求，特别是为提高灵敏度和抗干扰能力，实施多点检测，无缝检测及扩大受检范围，不得不通过增加线圈匝数及延长其磁隙长度的方式，但是，这将导致其体积的增大，因而，不能满足磁传感器的小型化要求。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的第一个目的在于提出一种结构简单、灵敏度高且成本低的长磁传感器。本发明的第二个目的在于提出一种长磁传感器的制造方法。
[0006]为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供一种长磁传感器，包括:外壳；长磁传感芯片，所述长磁传感芯片位于所述外壳内，其中，所述长磁传感器芯片为GMR效应磁敏感元件，所述GMR效应磁敏感元件包括:基体；至少两段彼此平行且互相分开的GMR磁敏感薄膜，所述GMR磁敏感薄膜沉积在所述基体上；第一组电极对，所述第一电极对敷设在所述GMR磁敏感薄膜的两侧；第二组电极对，所述第二组电极对敷设在所述GMR磁敏感薄膜的两端，其中所述第一组电极对及所述第二组电极对分别独立与所述GMR磁敏感薄膜电性连接；电性连接组件，所述电性连接组件位于所述外壳内部，且与所述长磁传感芯片相连；线路支撑体，所述线路支撑体位于所述外壳内部且与所述电性连接组件套设连接，用于支撑所述长磁传感芯片和所述电性连接组件。
[0007]根据本发明实施例的长磁传感器，通过采用GMR磁敏感薄膜及敷设在GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对，通过对GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对选择性电连接并作独立单元分段使用。从而简化了长磁传感器的结构，降低了生产成本，具有体积小，厚度薄，灵敏度高等特点，符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述长磁传感器芯片包括各向异性磁阻效应AMR磁敏感元件、隧穿磁阻效应TMR磁敏感元件,霍尔效应HALL磁敏感元件，巨磁阻抗效应GMI磁敏感元件及巨霍尔效应GHE磁敏感元件。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述GMR磁敏感薄膜包括至少两个具有相反钉扎方向的GMR长磁敏感单元，所述GMR长磁敏感单元和所述第一组电极对和/或第二组电极对形成惠斯通电桥。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述GMR磁敏感薄膜为长磁敏感薄膜或多段无缝和/或有缝连接的短磁敏感薄膜。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述每段长磁敏感薄膜的长度至少分别为3mm，或者多段所述短磁敏感薄膜无缝和/或有缝连接的总长度至少为3mm。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述长磁传感器芯片包括多段磁传感器单元串联和/或并联而成，每段磁传感器单元包括:至少两段GMR磁敏感薄膜，其中所述GMR磁敏感薄膜彼此平行且互相分开独立；第一电极对，所述第一电极对敷设在所述每段独立磁敏感薄膜内侧或外侧并与所述每段磁敏感薄膜相连；第二电极对，所述第二电极对与每一独立的磁敏感薄膜首尾相连且所述第一电极对位于所述第二电极对之间
[0013]在本发明的一个实施例中，所述磁敏感薄膜为连续不间断性磁敏感薄膜或者不连续间断性磁敏感薄膜，其中，所述磁敏感薄膜通过沉积、镀膜、溅射方式形成的导电层电性连接而形成。
[0014]在本发明的一个实施例中，长磁传感器还包括噪声屏蔽装置，所述噪声屏蔽装置包括至少一个能形成综合磁场为零和/或弱综合磁场的磁真空区域的凹陷，其中所述长磁传感器芯片被装配在所述磁真空区域的凹陷内。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述电性连接组件包括:印刷电路板，用于支撑所述噪声屏蔽装置及所述长磁传感器芯片，并通过跳线方式与所述长磁传感器芯片电性连接；多根焊针，用于将所述长磁传感器芯片通过所述印刷电路板电性连接。
[0016]在本发明的一个实施例中，所述多根焊针包括四根焊针，所述四根焊针与所述印制电路板及所述外壳相连的，其中，三根焊针通过印制电路板与所述长磁传感器芯片电连通，一根焊针通过印制电路板与所述外壳电连通。
[0017]在本发明的一个实施例中，所述外壳的顶端包括至少一个引入面、至少一个接触感应面和至少一个尾随面,其中,所述接触感应面包括至少一个感应窗口，所述感应窗口的长度方向与所述长磁传感器芯片的长度方向一致。
[0018]在本发明的一个实施例中，所述外壳的顶端的引入面长度至少大于或等于所述尾随面的长度。
[0019]在本发明的一个实施例中，所述外壳为坡莫合金材料，铁氧体材料，矽钢片材料和/或金属材料外加镍铁或坡莫合金的镀层和/或非金属材料外加镍铁或坡莫合金的镀层。
[0020]在本发明的一个实施例中，所述引入面、尾随面及接触感应面呈平面结构和/或弧形结构。
[0021]在本发明的一个实施例中，所述线路支撑体呈条形结构，被配合安装在所述外壳内，所述线路支撑体包括顶端和尾端，其中，所述顶端的中间位置设置有凹陷以容纳所述印制电路板，一边外侧包括与所述外壳引入面相同的形状的侧面，另一边外侧包括与外壳尾随面相同的形状的侧面以与外壳的顶端配合。
[0022]在本发明的一个实施例中，所述线路支撑体呈条形结构体内竖直方向顶端和尾端之间还包括四个通孔，所述通孔与所述印制电路板和焊针匹配安装。
[0023]本发明第二方面的实施例提供了一种长磁传感器的制造方法，包括如下步骤:
[0024]将至少两段彼此平行且互相分开的短GMR磁敏感薄膜沉积在基体上；
[0025]在所述短GMR磁敏感薄膜的两端敷设电极对，以及将所述电极对与所述短GMR磁敏感薄膜电性连接以形成多个短GMR磁敏感单元；
[0026]将多个所述短GMR磁敏感单元采用首尾相连的形式进行无缝连接和/或有缝连接以形成长磁传感器，其中，所述多个短GMR磁敏感单元平行安置，且在相邻所述短GMR磁敏感单元的无缝连接和/或有缝连接处，所述第一 GMR磁敏感单元的磁敏感膜的尾端与所述第二 GMR磁敏感单元的磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙，其中，所述第一 GMR磁敏感单元和所述第二 GMR磁敏感单元相邻。
[0027]根据本发明实施例的长磁传感器的制造方法，通过采用GMR磁敏感薄膜及敷设在GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对，通过对GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对选择性电连接并作独立单元分段使用，制造长磁传感器，制造方法简单且符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。
[0028]在本发明的一个实施例中，所述多个短GMR磁敏感单元采用以下方式之一进行无缝和/或有缝连接:
[0029]第一种方式:当前所述短GMR磁敏感单元的首端的第一侧与前方所述短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧，以及所述当前短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧与后方所述短GMR磁敏感单元的首端的第一侧进行无缝连接和/或有缝连接；
[0030]第二种方式:将所述多个短GMR磁敏感单元分为多个短GMR磁敏感单元组，其中，每个所述短GMR磁敏感单元组包括:第一短GMR磁敏感单元和第二短GMR磁敏感单元，其中，所述第一短GMR磁敏感单元的首端的第一侧与所述前一组的所述短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧无缝连接和/或有缝连接；所述第一短GMR磁敏感单元的尾端的第一侧与同组的所述第二短GMR磁敏感单元的首端的第二侧无缝连接和/或有缝连接。
[0031]在本发明的一个实施例中，所述多个短GMR磁敏感单元还可以采用所述第一种方式和所述第二种方式相结合的方式进行无缝连接和/或有缝连接以形成所述长磁传感器，其中，所述长磁传感器包括多组长磁传感器单元，每组所述长磁传感器单元包括多个短GMR磁敏感单元，所述多个短GMR磁敏感单元采用所述第一种方式进行无缝连接和/或有缝连接；所述多组长磁传感器单元之间采用所述第二种方式进行无缝连接和/或有缝连接。
[0032]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。【专利附图】
【附图说明】
[0033]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0034]图1为传统的线圈式磁传感器的结构图；
[0035]图2为根据本发明实施例的长磁传感器的结构图；
[0036]图3为图2所示的长磁传感器的具体结构分解图；
[0037]图4为根据本发明实施例之一的GMR长磁传感器芯片的结构图；
[0038]图5为根据本发明实施例的长磁传感器的惠斯通半桥的原理图；
[0039]图6为根据本发明实施例的长磁传感器的惠斯通全桥的原理图；
[0040]图7为根据本发明实施例之二的GMR长磁传感器芯片的结构图；
[0041]图8为根据本发明实施例之三的GMR长磁传感器芯片的结构图；
[0042]图9为根据本发明实施例的长磁传感器的制造方法的流程图；
[0043]图10为根据本发明另一个实施例的GMR长磁传感器芯片的结构图；
[0044]图11为根据本发明另一个实施例的GMR长磁传感器芯片的结构图；以及
[0045]图12为根据本发明又一个实施例的GMR长磁传感器芯片的结构图。
【具体实施方式】
[0046]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0048]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0049]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0050]下面参考图2至图11描述根据本发明实施例的长磁传感器。
[0051]如图2和图3所不,本发明实施例提供的长磁传感器1000包括:外壳100、长磁传感芯片400、电性连接组件200和线路支撑体300。其中，外壳100的顶端包括至少一个引入面A、至少一个接触感应面B和至少一个尾随面C。接触感应面B包括至少一个感应窗口W。感应窗口 W的长度方向与长磁矩磁传感器芯片400的长度方向一致。
[0052]在本发明的实施例中，电性连接组件200包括印制线路板201和4根焊针205，其中，印制线路板201呈方形结构，其外形与外壳100的内孔形状相似，以便能被安置在外壳100内。印制线路板201上还含有多个接触焊盘及布线。4根焊针205通过印制线路板201上的接触焊盘与布线电性相通。本发明还提供一个噪声屏蔽装置500，在噪声屏蔽装置500的本体内包含至少一个能形成综合磁场为零和/或弱综合磁场的磁真空区域的凹陷502，长磁传感芯片400被安置在磁真空区域的凹陷502内，当包含长磁传感芯片400的噪声屏蔽装置500被焊接在电性连接组件200上的印制电路板201上后，长磁传感芯片400通过跳线方式与电性连接组件200上的印制电路板201的焊盘电性连接。这样，电性连接组件200的四根焊针205中的三根通过印制电路板201上焊盘与长磁传感芯片400电性导通，同时，四根焊针205中的另外一根通过印制电路板201上焊盘同外壳100电性接地连接。
[0053]在本发明的实施例中，线路支撑体300呈条形结构，它包括一个顶端和一个尾端。其中，顶端的中间位置设置有一能容纳印制电路板201的凹陷B0，其顶部的一边外侧设有与外壳100的引入面A相同的形状的侧面A0,另一边外侧设有与外壳100的尾随面C相同的形状的侧面CO，其条形结构体内竖直方向顶端和尾端之间还设有四个通孔301，当装配有噪声屏蔽装置500和长磁传感芯片400的电性连接组件200配合时，电性连接组件200的印制线路板201被套设在线路支撑体300的凹陷BO中，电性连接组件200的四根焊针205从线路支撑体300的四个通孔301中穿出，这样，当整个组合体被套设于外壳100后，线路支撑体300的侧面AO和侧面CO分别与外壳100的引入面A及尾随面C的内侧面吻合，这就使得长磁传感芯片400的磁敏感膜的长度方向与外壳100的磁感应窗口 W的长度方向一致，从而使得长磁传感芯片400的磁敏感膜能够通过磁感应窗口 W感应外部磁信号。
[0054]在实际应用过程中，当作验钞检测时，钞票从长磁传感器1000的引入面A进入，通过接触感应面B，从尾随面C引出，钞票上的磁性油墨或磁性金属线从磁传感器的接触感应面B划过，其磁场通过接触感应面B的感应窗口 W进入，形成一变化磁场，处于外壳100内的磁传感器的长磁传感芯片感应该变化磁场，从而输出一差分信号，表现为不同形式的脉冲波，该脉冲波信号大小与变化磁场强弱呈比例，据该脉冲信号的大小及频率，就可判断钞票的真伪。，
[0055]在本发明的示例中，长磁传感器的引入面的长度至少大于或等于尾随面的长度。
[0056]在本发明的示例中，引入面、尾随面及接触感应面呈平面结构和/或弧形结构。
[0057]在本发明的一个实施例中，外壳100为坡莫合金材料，铁氧体材料，矽钢片材料和/或金属材料外加镍铁合金或坡莫合金的镀层，和/或非金属材料外加镍铁或坡莫合金的镀层。
[0058]在本发明的又一个实施例中，长磁传感器芯片包括各向异性磁阻效应AMR磁敏感元件、隧穿磁阻效应TMR磁敏感元件,霍尔效应HALL磁敏感元件，巨磁阻抗效应GMI磁敏感元件及巨霍尔效应GHE磁敏感元件。
[0059]图4所示为本发明的GMR长磁传感器芯片的结构图，它包括:基体401、两段彼此平行且互相分开的GMR磁敏感薄膜402a，402b、第一组电极对403和第二组电极对404。第一组电极对 403 包括电极 403a、403b、403c、403d、403e、403f、403g 和 403h。第二组电极对404包括电极404a、404b、404c、404d。GMR磁敏感薄膜402a，402b沉积在基体401上。第一组电极对 403 中的电极403&、40313、403(3、403(1、4036、403€、4038和 403h 分别敷设在 GMR 磁敏感薄膜402a，402b的两侧，第二组电极对404中的404a、404b、404c、404d分别敷设在GMR磁敏感薄膜402a，402b的两端。第一组电极对403与第二组电极对404分别独立与GMR磁敏感薄膜402a/402b电性连接。当GMR长磁传感器芯片400被装配在电性连接组件200的印制线路板201上，通过对GMR磁敏感薄膜402a/402b及第一组电极对403与第二组电极对404的选择性连接，形成惠斯通电桥，惠斯通电桥的差分信号，通过电性连接组件200的焊针输出。
[0060]作为本发明的一个实施例，第一组电极对403中的电极403a、403b、403c、403d、403e.403f.403g和403h也可能全部和/或部分敷设在GMR磁敏感薄膜402a的两侧和/或402b的两侧，第二组电极对404中的404a、404b、404c、404d分别敷设在GMR磁敏感薄膜402a, 402b的两端，通过对第一组电极对和第二组电极对选择性连接，构成本发明的长磁传感器芯片的惠斯通电桥。
[0061]图5和图6分别示出了本发明的实施例中GMR长磁传感器的组成的惠斯通半桥和惠斯通全桥的原理图。
[0062]如图5所示，GMR长磁传感器芯片包括两段彼此平行具有相反钉扎层方向和彼此互相分开的GMR磁敏感薄膜402a，402b组成，其两端分别与第二电极对404a、404b及404c、404d相连，其中电极404a和电极4404b分别敷设在两个GMR磁敏感薄膜402a和402b的一端，电极404c和404d分别敷设在两个GMR磁敏感薄膜402a和402b的另一端，电极404c和404d连接形成共同端C，由此形成惠斯通电桥半桥电路。箭头M示出了 GMR磁敏感薄膜402a的钉扎层方向，N示出了 GMR磁敏感薄膜402b的钉扎层方向。作为本发明的一个实施例，电极对404a，404b和404c，404d也可能是位于磁敏感薄膜402a，402b内侧和/或外侧的GMR长磁传感器芯片的第一电极对，通过选择性连接，构成如图示惠斯通电桥半桥电路。当应用于磁信号检测时，从电极404a与共同端C或404b与共同端C之间输出差分信号。
[0063]图6示出了本发明的实施例中GMR长磁传感器构成的惠斯通全桥电路，其中，电极404a、404b和404c，404d由分别位于GMR磁敏感薄膜402a和402b两端的第二组电极对构成，电极404a和404b构成共同端D,电极404c和404d构成共同端E。电极403a和403b由位于GMR磁敏感薄膜402a及402b内侧和/或外侧的GMR长磁传感器芯片的第一电极对构成，通过选择性连接构成如图示惠斯通全桥电路。其中，箭头H、J、1、K分别示出了四段GMR磁敏感薄膜402a、402a’ ,402b和402b’的钉扎层方向。当应用于磁信号检测时，从共同端D与共同端C或403a与403b之间输出差分信号。
[0064]在本发明的一个实施例中，长磁传感器芯片400可以为一体型结构(如图7所示)，即由两个互相独立且具有相反钉扎方向的GMR长磁敏感单元402a和402b及由三个电极404构成,在每个GMR长磁敏感单兀的一端分别与一电极相连，其另一端与一共用电极相连，这样构成一惠斯通半桥电路，当由该结构的长磁传感器芯片构成如图2所示的长磁传感器时，其三个电极分别与长磁传感器的三根焊针相连，当用于验钞检测时，钞票上的印刷磁性码或金属线上的弱磁场通过长磁传感器的磁感应窗口 W，使得GMR长磁敏感单元中的惠斯通半桥电路产生差分输出，该差分输出与钞票上的印刷磁性码或金属线上的弱磁场强度成比例，由于钞票快速从长磁传感器的磁感应窗口划过，GMR长磁敏感单元中的惠斯通半桥电路产生的差分输出将出现不同形式的脉冲波，根据该脉冲波，可以判断钞票的真伪。
[0065]在本发明的一个实施例中，如图8所示，长磁传感器芯片400也可以为由至少两个互相独立且具有相反钉扎方向的GMR长磁敏感单元402a和402b及与每一独立的磁敏感薄膜首尾相连的第二电极对404a，404b, 404c, 404d和位于所述第二电极对之间且敷设在所述每段独立磁敏感薄膜外侧和/或内侧并与所述每段磁敏感薄膜相连的第一电极对403a，403b, 403c, 403d, 403e，403f，403g, 403h 构成，由于第二电极对 404a，404b、404c，404d 和第一电极403a，403b, 403c, 403d, 403e，403f，403g, 403h分别与两个互相独立且具有相反钉扎方向的GMR长磁敏感单元402a和402b连接，在实际应用过程中，工程人员很容易根据需要，自由选择并组合连接构成惠斯通半桥和/或惠斯通全桥电路，以此构成如图2所示的长磁传感器进行验钞检测。另一方面，根据需要，工程人员也很容易自由选择组合连接其中部分电极构成惠斯通半桥和/或惠斯通全桥电路作为一段输出并对钞票的一部分特征作真伪检测，另外一部分作为另一段输出并对钞票的另一部分特征作真伪检测。
[0066]在本发明的一个实施例中，GMR磁敏感薄膜为长磁敏感薄膜或多段无缝和/或有缝连接的短磁敏感薄膜。其中，每段长磁敏感薄膜的长度至少分别为3_。可以理解的是，长度3mm仅是处于示例的目的，长磁敏感薄膜或多段无缝连接和/或有缝连接的短磁敏感薄膜的长度还可以为其他数值。
[0067]在本发明的又一个实施例中，长磁传感器芯片400包括多段磁传感器单元串联和/或并联而成。其中，每段磁传感器单元包括:至少两段GMR磁敏感薄膜、第一电极对和第二电极对。其中,GMR磁敏感薄膜彼此平行且互相分开独立，第二电极对与每一独立的磁敏感薄膜首尾相连，第一电极对位于第二电极对之间且敷设在每段独立磁敏感薄膜内侧和/或外侧并与每段磁敏感薄膜相连。
[0068]在本发明的一个示例中，磁敏感薄膜为连续不间断性磁敏感薄膜或者不连续间断性磁敏感薄膜。其中，磁敏感薄膜通过沉积、镀膜、溅射等不同方式形成的导电层电性连接而形成。
[0069]本发明实施例的长磁传感器通过采用GMR磁敏感薄膜及敷设在GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对，通过对GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对选择性电连接并作独立单元分段使用。从而简化了长磁距式磁传感器的结构，降低了生产成本，具有体积小，厚度薄，灵敏度高等特点，符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。
[0070]下面参考图9至图12描述根据本发明实施例的长磁传感器的制造方法。
[0071]如图9所示，本发明实施例之一的长磁传感器的制造方法，包括如下步骤:
[0072]步骤SlOl:将至少两段彼此平行且互相分开的短GMR磁敏感薄膜沉积在基体上。
[0073]步骤S102:在短GMR磁敏感薄膜的两端敷设电极对，以及将电极对与短GMR磁敏感薄膜电性连接以形成多个短GMR磁敏感单元。
[0074]步骤S103:将多个短GMR磁敏感单元采用首尾相连的形式进行无缝和/或有缝连接以形成长磁传感器。
[0075]多个短GMR磁敏感单元平行安置，相邻短GMR磁敏感单元包括第一 GMR磁敏感单元和第二 GMR磁敏感单元相邻。在相邻短GMR磁敏感单元的无缝和/或有缝连接处，第一GMR磁敏感单元的磁敏感膜的尾端与第二 GMR磁敏感单元的磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙，其中，第一 GMR磁敏感单元和第二 GMR磁敏感单元相邻。。
[0076]下面参考图10至图12分别示出本发明实施例中的多种长磁传感器的无缝和/或有缝连接方式。
[0077]图10示出了的本发明实施例中的多段短GMR磁敏感单元采用同侧的首尾级联形式的无缝和/或有缝连接。每段短GMR磁敏感单元均包括GMR磁敏感薄膜402a和402b。将至少两段或以上的短GMR磁敏感单元910，920，930首尾相连平行焊接在印制线路板上，使第二段短GMR磁敏感单元920首端的第一侧与第一段短GMR磁敏感单元910的尾端的第二侧吻合进行有缝和/或无缝连接，使第三段短GMR磁敏感单元930首端的第一侧与第二段短GMR磁敏感单元920的尾端的第二侧吻合进行有缝和/或无缝连接，并使第一段短GMR磁敏感单元910的磁敏感膜的尾端与第二段短GMR磁敏感单元920的磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙，使第二段短GMR磁敏感单兀910的磁敏感膜的尾端与第三段短GMR磁敏感单元920的磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙。依次类推，可以理解的是，其他短GMR磁敏感单元的连接方式类似上述，在此不再赘述。
[0078]图11示出了的本发明实施例中的多个短GMR磁敏感单元采用交错首尾级联的跳跃形式组成的无缝和/或有缝连接。每段短GMR磁敏感单元均包括GMR磁敏感薄膜402a和 402b ο
[0079]将多个短GMR磁敏感单元分为多个短GMR磁敏感单元组。每个短GMR磁敏感单元组包括:第一短GMR磁敏感单元1102和第二短GMR磁敏感单元1103。其中，第一短GMR磁敏感单元1102的首端的第一侧与前一组的短GMR磁敏感单元1101的尾端的第二侧无缝和/或有缝连接,第一短GMR磁敏感单元1102的尾端的第一侧与同组的第二短GMR磁敏感单元1103的首端的第二侧无缝和/或有缝连接。并且，第一短GMR磁敏感单元1102的磁敏感膜的首端与前一组的短GMR磁敏感单元1101的磁敏感膜的尾端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙。第一短GMR磁敏感单元1102磁敏感膜的尾端和同组的第二短GMR磁敏感单元1103磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙。可以理解的是，其他短GMR磁敏感单元的连接方式类似上述，在此不再赘述。
[0080]图12示出了的本发明的又一实施例，多个短GMR磁敏感单元还可以采用图10和图11相结合的方式进行无缝和/或有缝连接以形成长磁传感器，每段短GMR磁敏感单元均包括GMR磁敏感薄膜402a和402b。长磁传感器包括多组长磁传感器单元。以两组为例，长磁传感器包括第一组长磁传感器单元1201和第二组长磁传感器单元1202。每组长磁传感器单元包括多个短GMR磁敏感单元，例如图12中的3个短GMR磁敏感单元A、B和C。其中，每组的多个短GMR磁敏感单元采用图10中的方式进行无缝和/或有缝连接,相邻的每组长磁传感器单元之间采用图11的方式进行无缝和/或有缝连接。
[0081]可以理解的是，上述多段短磁传感器单元的无缝和/或有缝连接方式仅是处于示例的目的，而不是为了限制本发明。多段短磁传感器单元还可以采用其他连接方式以形成长磁传感器，在此不再赘述。
[0082]根据本发明实施例的长磁传感器的制造方法，通过采用GMR磁敏感薄膜及敷设在GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对，通过对GMR磁敏感薄膜两侧及两端的若干电极对选择性电连接并作独立单元分段使用，制造长磁传感器，制造方法简单且符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。
[0083]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0084]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种具有大范围检测能力的长磁传感器，包括: 外壳; 长磁传感器芯片，所述长磁传感器芯片位于所述外壳内，其中，所述长磁传感器芯片为GMR效应磁敏感元件,其中,所述GMR效应磁敏感元件包括: 基体； 至少两段彼此平行且互相分开的GMR磁敏感薄膜，所述GMR磁敏感薄膜沉积在所述基体上； 第一组电极对，所述第一组电极对敷设在所述GMR磁敏感薄膜的两侧； 第二组电极对，所述第二组电极对敷设在所述GMR磁敏感薄膜的两端，其中所述第一组电极对与所述第二组电极对分别独立与所述GMR磁敏感薄膜电性连接； 电性连接组件，所述电性连接组件位于所述外壳内部，且与所述长磁传感芯片相连；以及 线路支撑体，所述线路支撑体位于所述外壳内部且与所述电性连接组件套设连接，用于支撑所述长磁传感芯片和所述电性连接组件。
2.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，所述长磁传感器芯片包括各向异性磁阻效应AMR磁敏感元件、隧穿磁阻效应TMR磁敏感元件，霍尔效应HALL磁敏感元件，巨磁阻抗效应GMI磁敏感元件及巨霍尔效应GHE磁敏感元件。
3.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，所述GMR磁敏感薄膜包括至少两个具有相反钉扎方向的GMR长磁敏感单元，所述GMR长磁敏感单元和所述第一组电极对和/或第二组电极对形成惠斯通电桥。
4.根据权利要求1或2所述的长磁传感器，其特征在于，所述GMR磁敏感薄膜为长磁敏感薄膜和/或多段无缝连接和/或有缝连接的短磁敏感薄膜。
5.如权利要求4所述的长磁传感器，其特征在于，所述每段长磁敏感薄膜的长度至少分别大于3_，或者多段所述短磁敏感薄膜无缝连接和/或有缝连接的总长度至少大于3mm ο
6.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，所述长磁传感器芯片包括多段磁传感器单元串联和/或并联而成，每段磁传感器单元包括: 至少两段GMR磁敏感薄膜，其中所述GMR磁敏感薄膜彼此平行且互相分开独立； 第一电极对，所述第一电极对敷设在所述每段独立磁敏感薄膜的内侧和/或外侧并与所述每段磁敏感薄膜相连。 第二电极对，所述第二电极对与所述每一独立的磁敏感薄膜首尾相连；其中，所述第一电极对位于所述第二电极对之间。
7.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，所述磁敏感薄膜为连续不间断性磁敏感薄膜或者不连续间断性磁敏感薄膜，其中，所述磁敏感薄膜通过沉积、镀膜、溅射方式形成的导电层电性连接而形成。
8.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，还包括噪声屏蔽装置，所述噪声屏蔽装置包括至少一个能形成综合磁场为零和/或弱综合磁场的磁真空区域的凹陷，其中所述长磁传感器芯片被装配在所述磁真空区域的凹陷内。
9.根据权利要求8所述的长磁传感器，其特征在于，所述电性连接组件包括:印刷电路板，用于支撑所述噪声屏蔽装置及所述长磁矩磁传感器芯片，并通过跳线方式与所述长磁传感器芯片电性连接； 多根焊针，用于通过所述印刷电路板和所述长磁传感器芯片电性导通。
10.根据权利要求9所述的长磁传感器，其特征在于，所述多根焊针包括四根焊针，所述四根焊针与所述印制电路板及所述外壳相连，其中，三根焊针通过印制电路板与所述长磁传感器芯片电连通，一根焊针通过印制电路板与所述外壳电连通。
11.根据权利要求1所述的长磁传感器，其特征在于，所述外壳的顶端包括至少一个引入面、至少一个接触感应面和至少一个尾随面，其中，所述接触感应面包括至少一个感应窗口，所述感应窗口的长度方向与所述长磁传感器芯片的长度方向一致。
12.根据权利要求11所述的长磁传感器，其特征在于，所述外壳顶端的引入面长度大于或等于所述尾随面的长度。
13.根据权利要求1或10所述的长磁传感器,其特征在于,所述外壳为坡莫合金材料，铁氧体材料，矽钢片材料，金属材料外加镍铁或坡莫合金的镀层和/或非金属材料外加镍铁或坡莫合金的镀层。
14.根据权利要求10所述的长磁传感器，其特征在于，所述引入面、尾随面及接触感应面呈平面结构和/或弧形结构。
15.根据权利要求1或9所述的长磁传感器，其特征在于，所述线路支撑体呈条形结构，被配合安装在所述外壳内，所述线路支撑体包括顶端和尾端，其中，所述顶端的中间位置设置有凹陷以容纳所述印制电路板，一边外侧包括与所述外壳引入面相同的形状的侧面，另一边外侧包括与外壳尾随面相同的形状的侧面以与外壳的顶端配合。
16.根据权利要求15所`的长磁传感器，其特征在于，所述线路支撑体呈条形结构，其体内竖直方向在顶端和尾端之间还包括四个通孔，所述通孔与所述印制电路板和焊针匹配安装。
17.—种长磁传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: 将至少两段彼此平行且互相分开的短GMR磁敏感薄膜沉积在基体上； 在所述短GMR磁敏感薄膜的两端敷设电极对，以及将所述电极对与所述短GMR磁敏感薄膜电性连接以形成多个短GMR磁敏感单元； 将多个所述短GMR磁敏感单元采用首尾相连的形式进行无缝连接和/或有缝连接以形成长磁传感器，其中，所述多个短GMR磁敏感单元平行安置，且在相邻所述短GMR磁敏感单元的无缝连接和/或有缝连接处，所述第一 GMR磁敏感单元的磁敏感膜的尾端与所述第二GMR磁敏感单兀的磁敏感膜的首端在竖直方向上位于同一直线上和/或保持一定间隙,其中，所述第一 GMR磁敏感单元和所述第二 GMR磁敏感单元相邻。
18.如权利要求17所述的长磁传感器的制造方法，其特征在于，所述多个短GMR磁敏感单元采用以下方式之一进行无缝连接和/或有缝连接: 第一种方式:当前所述短GMR磁敏感单元的首端的第一侧与前方所述短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧，以及所述当前短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧与后方所述短GMR磁敏感单元的首端的第一侧进行无缝连接和/或有缝连接； 第二种方式:将所述多个短GMR磁敏感单元分为多个短GMR磁敏感单元组，其中，每个所述短GMR磁敏感单元组包括:第一短GMR磁敏感单元和第二短GMR磁敏感单元，其中，所述第一短GMR磁敏感单元的首端的第一侧与所述前一组的所述短GMR磁敏感单元的尾端的第二侧无缝连接和/或有缝连接，所述第一短GMR磁敏感单元的尾端的第一侧与同组的所述第二短GMR磁敏感单元的首端的第二侧无缝连接和/或有缝连接。
19.如权利要求18所述的所述的长磁传感器的制造方法，其特征在于，所述多个短GMR磁敏感单元还可以采用所述第一种方式和所述第二种方式相结合的方式进行无缝连接和/或有缝连接以形成所述长磁传感器，其中，所述长磁传感器包括多组长磁传感器单元，每组所述长磁传感器单元包括多个短GMR磁敏感单元，所述多个短GMR磁敏感单元采用所述第一种方式进行无缝连接和/或有缝连接，相邻的所述多组长磁传感器单元之间采用所述第二种方式进行无缝连接和/或有`连接。
【文档编号】G01D5/12GK103512588SQ201210219386
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】时启猛, 曲炳郡 申请人:北京嘉岳同乐极电子有限公司