基于异质多维集成的微型三分量磁通门传感器

作     者：戴毓含 马权坤 邱翔 吴涛 孙学成 雷冲 DAI Yuhan;MA Quankun;QIU Xiang;WU Tao;SUN Xuecheng;LEI Chong

作者机构：上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系微米纳米加工技术全国重点实验室 上海大学机电工程与自动化学院微电子研发中心 教育部高级显示与系统应用重点实验室 贵州航天测控技术研究所 自然资源部第二海洋研究所海底地球科学重点实验室 

出 版 物：《数字海洋与水下攻防》 (Digital Ocean & Underwater Warfare)

年 卷 期：2024年第7卷第6期

页      面：580-587页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重大科研仪器研制专项项目“深海热液系统孔域原位多参数探测-观测装置”(42127807-03) 国家重点研发计划项目“深海硫化物资源移动式高效钻测技术与示范”(2023YFC2811100,2023YFC2811104) 国家自然科学基金“基于巨磁阻效应(GMR)的磁生物传感器芯片对前列腺癌化过程中外泌体的特异性蛋白表达量的相关性研究”(52107239) 上海交通大学“深蓝计划”基金重点项目(SL2022ZD202) 上海交通大学医工交叉研究基金(YG2023QNA40) 上海市科委专业技术服务平台资助项目(19DZ2291103) 上海高校青年东方学者岗位计划(QD2020009) 

主　　题：MEMS 异质多维集成 三分量 磁通门传感器 

摘      要：采用异质多维集成技术，开发了一种T型微型三分量磁通门传感器。该传感器集成了基于微机电系统（MEMS）技术制造的具有钴基非晶带芯和螺线管励磁检测线圈的单轴螺线管磁通门芯片，通过PCB基板的正交连接以及单轴磁通门芯片与基板的键合，实现了三分量的全集成。测试结果显示：传感器在X、Y、Z方向上的灵敏度分别为1068V/T、1072V/T和1069V/T，噪声功率谱密度分别为0.069nT√Hz@1Hz、0.136 nT√Hz@1 Hz和0.102 nT√Hz@1 Hz，时间漂移峰值分别为7.5 nT、23.5 nT、17.8 nT，线性响应范围为0～100μT。正交度测试表明：该传感器X-Y、X-Z、Y-Z轴之间的正交偏差分别为0.5°、1°、0.5°，可以满足对地磁场三分量的有效测量。采用更精密的基板加工技术和更精准的键合对准符号图案可以进一步提高异质集成三分量磁通门传感器的正交度。这项研究为微型高精度磁场传感应用提供了重要的技术支持。