專利名稱：微型化磁通門傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的磁敏傳感器的制作方法，具體是一種 基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的微型化磁通門傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
磁敏傳感器是一個既能傳感磁場又能從中獲取信息的固態(tài)器件，它把與磁感 應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號。利用磁敏傳感器進(jìn)行磁場的探測和測量，尤其 是對弱磁場的探測和測量，在汽車電子、工業(yè)過程控制、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等 具有非常重要的應(yīng)用前景和技術(shù)價值。作為高靈敏度的弱磁場傳感器，可廣泛用 于艦船和車輛等的電子指南針和導(dǎo)航系統(tǒng)、空間星際間的磁場測量和應(yīng)用、飛行 器和微衛(wèi)星的飛行姿態(tài)控制、潛艇探測、地球物理勘探、封裝檢測等。當(dāng)前對弱 磁傳感器的需求迫使科學(xué)家提高磁敏傳感器的靈敏度、微型化并與電路系統(tǒng)集 成。磁通門傳感器作為一種弱磁場檢測器件，早在第二次世界大戰(zhàn)時已用于潛艇 的探測，近年來在衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)載火箭、航天器等更是作為姿態(tài)敏感器而被廣泛 使用。傳統(tǒng)的磁通門傳感器使用一個堅固的骨架作為基座，將軟磁帶狀磁芯固定 于骨架上，然后在其上纏繞線圈。其結(jié)果是體積大、高重量、靈敏度低及長期穩(wěn) 定性差。90年代以來，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的飛速發(fā)展，為微型化磁通門傳 感器的研制提供了一條有效可靠的途徑。采用MEMS技術(shù)研制微型化、集成化的 磁通門傳感器成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點。與傳統(tǒng)的磁通門傳感器相比較，MEMS 磁通門傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、質(zhì)量輕，安裝調(diào)試簡單，不怕震動撞擊，受環(huán) 境溫度變化影響小。采用MEMS技術(shù)研制的微型化磁通門傳感器，可廣泛應(yīng)用于 航空航天、車輛、坦克和飛行器的導(dǎo)航和定位、潛艇和金屬物體的探測及通信衛(wèi) 星上。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，T. M. Liakopouls等(Trifon M. Liak叩oulos andChongH. Ahn)在《SENSORS AND ACTUATORS》(傳感器與執(zhí)行器)(VOL. 77， pp. 66-72， 1999)上發(fā)表了 " A Micro —Fluxgate Magnetic Sensor UsingMicromachined Planar Solenoid Coils"(采用微機(jī)械平面螺線管線圈的微型化 磁通門傳感器)一文，該文提及了由坡莫合金作為磁芯的平面螺線管線圈的微型 化磁通門傳感器。作者采用UV—LIGA厚膠工藝和電鍍工藝，在玻璃上研制出了 平面型3 —維磁芯螺線管線圈，用作激勵和接收線圈。磁芯為矩形一環(huán)形結(jié)構(gòu)， 是采用電鍍技術(shù)電鍍的坡莫合金。該磁通門傳感器由玻璃襯底、銅螺線管線圈、 坡莫合金磁芯以及光刻膠組成，采用平行磁通門結(jié)構(gòu)設(shè)計，激勵線圈與接收線圈 處于平行位置，器件具有低的測量范圍。另外，作者采用光刻膠作絕緣層，光刻 膠具有機(jī)械性能差、強(qiáng)度低、絕緣性差及熱穩(wěn)定性差等缺點，受外界沖擊影響大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微型化磁通門傳感器的制 作方法，使得到的微型化磁通門傳感器具有寬廣的線性測量范圍、較低的功耗、 好的熱穩(wěn)定性、體積小、重量輕、不怕震動撞擊及批量化生產(chǎn)等特點，可廣泛應(yīng) 用于航空航天、車輛和飛行器等的導(dǎo)航和定位、潛艇和金屬物體的探測及通信衛(wèi) 星上。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)， 首先在襯底材料上制作雙面套刻對準(zhǔn)符號，以便曝光時提高對準(zhǔn)精度；采用準(zhǔn)一 LIGA光刻技術(shù)和微電鍍技術(shù)制備激勵線圈和接收線圈；采用物理刻蝕技術(shù)去除 底層，避免濕法刻蝕工藝帶來的鉆蝕現(xiàn)象；采用微電鍍技術(shù)制備NiFe磁芯材料； 采用聚酰亞胺做絕緣材料，聚酰亞胺不僅起絕緣作用，還起到支撐、包裹的作用； 采用精密拋光工藝，有效解決了激勵線圈和接收線圈上、下層線圈的互聯(lián)問題。
本發(fā)明所涉及微型化磁通門傳感器的制作方法，包括如下步驟-
第一步、在清洗處理過的玻璃襯底的一面濺射Cr層，甩正膠、烘干；曝光、 顯影；刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰亞胺、烘干固化，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號；
第二步、在玻璃襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，下面工藝(第三歩到第九步) 均在此面上進(jìn)行；
第三步、甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到激勵線圈和接收線圈的 底層線圈的光刻膠圖形；電鍍底層線圈；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影， 得到連接導(dǎo)體的光刻膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯 影，得到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳；去光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層；
第四步、甩聚酰亞胺、烘干固化；拋光聚酰亞胺，直到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止；
第五步、濺射Cr/Cu/Cr底層；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到
電鍍磁芯的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍磁芯；去光刻膠；
第六步、甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線 圈的連接導(dǎo)體及引腳的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體和引腳；去光刻 膠，刻蝕Cr層，刻蝕Cr/Cu層底；
第七步、甩聚酰亞胺、烘干固化；拋光聚酰亞胺，直到引腳和連接導(dǎo)體暴露 為止；
第八步、濺射Cr/Cu底層；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍
激勵線圈和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層線圈和引腳； 第九步、去光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層，真空磁場退火。
所述第一步，具體為在清洗處理過的玻璃襯底的一面濺射Cr層，厚度為 100 —300nm，甩正膠，光刻膠厚度為5 — 10y m,光刻膠烘干溫度為95°C，時間 為30分鐘；將襯底曝光、顯影后，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩 聚酰亞胺并烘干固化，厚度為3 — 5um，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號。
第二步中，所述Cr/Cu底層，厚度為80—100nm。
所述第三步，具體為甩正膠，光刻膠厚度為10 — 20um，光刻膠烘干溫度 為90—95'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收 線圈的底層線圈的光刻膠圖形；然后電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈，厚度 為10—20nm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為10um，光刻膠烘干溫 度為90—95'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導(dǎo)體的光刻 膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體，厚度為10iim，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度 為5"m，光刻膠烘干溫度為90'C，時間為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得 到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除所 有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層。
所述第四步和第七步中，甩聚酰亞胺，厚度為40ixm;烘干固化聚酰亞胺； 拋光聚酰亞胺，直到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止。
所述第五步，具體為濺射Cr/Cu/Cr底層，厚度為20nm/150nm/30nm;甩 正膠，光刻膠的厚度為10—20um，光刻膠烘干溫度為90—95。C，時間為60分 鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍NiFe磁芯，厚度為10—20um;用丙酮去除所有光刻膠。
所述第六步，具體為甩正膠，光刻膠的厚度為20 — 30!xm，光刻膠烘干溫 度為90—95。C，時間為90分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接 收線圈的連接導(dǎo)體及引腳的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍連 接導(dǎo)體和引腳，厚度為20 — 30um，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，采用化 學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底。
所述第八步，具體為濺射Cr/Cu底層，厚度為80 — 100nm;甩正膠，光刻 膠厚度為10 — 20ixm，光刻膠烘干溫度為90—95。C，時間為60分鐘；雙面套刻 曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電 鍍頂層線圈和引腳，厚度為10—20ixm，電鍍材料為銅。
所述第九步，具體為去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底 層，將得到的微型化磁通門傳感器在真空爐中25(TC下磁場退火3小時。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益的效果
(1) 本發(fā)明改變了傳統(tǒng)采用繞線方法制作磁芯結(jié)構(gòu)螺線管型磁通門傳感器， 而采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)研制微型化磁通門傳感器，微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)可以與大規(guī)模 集成電路完全兼容，易于大批量生產(chǎn)，重復(fù)性好；
(2) 本發(fā)明采用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕底層，避免了濕法刻蝕出現(xiàn)鉆蝕 現(xiàn)象，得到均勻的激勵線圈和接收線圈；
(3) 本發(fā)明采用聚酰亞胺為絕緣層，聚酰亞胺具有很好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異 的機(jī)械性能及良好的抗環(huán)境影響能力；
(4) 本發(fā)明采用聚酰亞胺材料作為密封材料，密封包裹整個磁通門傳感器， 避免了長時間工作狀態(tài)下線圈和磁芯在空氣中的氧化，延長了磁通門傳感器的使 用壽命；
(5) 本發(fā)明采用精密拋光技術(shù)，提高了傳感器加工工藝過程中基片的平整 度，有效地解決了激勵線圈和接收線圈上下層連接出現(xiàn)斷路的問題，同時又解決 了傳感器的均勻性和成品率；
(6) 本發(fā)明采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)研制微型化磁通門傳感器，與傳統(tǒng)磁通門 傳感器相比穩(wěn)定性好、重復(fù)性高，沒有安裝調(diào)試過程，更加牢固，不易受環(huán)境溫 度變化和外加應(yīng)力影響；
(7) 本發(fā)明采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，可以直接在單軸微型化磁通門傳感器的
8基礎(chǔ)上實現(xiàn)二軸微型化磁通門傳感器，提供更多的磁測量功能，不需要額外的制 造工藝和安裝調(diào)試過程；可以實現(xiàn)磁通門傳感器陣列；
(8)本發(fā)明采用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，工藝過程可直接與接口電路集成制造構(gòu) 成不同用途的磁通門傳感器產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記 本電腦的GPS定位、導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、小衛(wèi)星方位姿態(tài)控制等。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實施例。
以下實施例制備得到的基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的微型化磁通門傳感器，由襯 底、激勵線圈、接收線圈、磁芯、聚酰亞胺絕緣材料和引腳組成，閉合的矩形磁 芯上對稱繞制兩組相連的三維螺線管激勵線圈，與激勵線圈垂直繞制一組三維螺 線管接收線圈。激勵線圈和接收線圈均位于襯底上，由底層線圈、頂層線圈通過 連接導(dǎo)體連接形成，激勵線圈和接收線圈兩端連接引腳，激勵線圈和接收線圈的 底層線圈、頂層線圈、連接導(dǎo)體均通過聚酰亞胺絕緣材料與磁芯絕緣隔離。磁芯 為電鍍的NiFe合金材料。
實施例1
(1) 、在清洗處理過的玻璃襯底的一面(稱為反面)濺射Cr層，厚度為100nm， 甩正膠，光刻膠厚度為5um，光刻膠烘干溫度為95'C，時間為30分鐘；將襯底 曝光、顯影后，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰亞胺并烘干固 化，厚度為3um，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號；
(2) 、在襯底的另一面(稱為正面)淀積Cr/Cu底層，厚度為80tim。下面 工藝均在正面上進(jìn)行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為10um，光刻膠烘干溫度為95°C，時間為60 分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈的光刻膠 圖形；然后電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈，厚度為10um，電鍍材料為銅； 甩正膠，光刻膠的厚度為10um，光刻膠烘干溫度為95'C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導(dǎo)體的光刻膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體，厚度為lOum， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5iim，光刻膠烘干溫度為95°C，時間 為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10um，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝 刻蝕Cr/Cu底層；
(4) 、甩聚酰亞胺，厚度為40ym;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直 到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止；
(5) 、濺射Cr/Cu/Cr底層，厚度為20皿/150nm/30nra;甩正膠，光刻膠的 厚度為10um，光刻膠烘干溫度為95'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影， 得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍NiFe磁 芯，厚度為10um;用丙酮去除所有光刻膠；
(6) 、甩正膠，光刻膠的厚度為20ym，光刻膠烘干溫度為95°C，時間為 90分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的連接導(dǎo)體及引 腳的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體和引腳，厚度為 20um，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚酰亞胺，厚度為40um;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直 到引腳和連接導(dǎo)體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為80nm;甩正膠，光刻膠厚度為10ixm，光刻 膠烘干溫度為95'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈 和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層線圈和引腳，厚度為 10nm，電鍍材料為銅；
(9) 、去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層，將得到的微 型化磁通門傳感器在真空爐中25(TC下磁場退火3小時。
本實施例制得的基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的微型化磁通門傳感器，尺寸小于 6ramx5ram，當(dāng)激勵線圈中通一頻率為40 KHz、電流幅值為300mA的交流電流時， 接收線圈能夠探測到士50nT以下的磁場，線性量程為士100"T。
實施例2
(1 )、在清洗處理過的玻璃襯底的一面(稱為反面)濺射Cr層，厚度為200nm， 甩正膠，光刻膠厚度為8ixm，光刻膠烘干溫度為95'C，時間為30分鐘；將襯底 曝光、顯影后，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰亞胺并烘干固 化，厚度為4um，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號；
(2)、在襯底的另一面(稱為正面)淀積Cr/Cu底層，厚度為90nrn。下面工藝均在正面上進(jìn)行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為15ym，光刻膠烘干溫度為92°C，時間為60 分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈的光刻膠 圖形；然后電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈，厚度為15iim，電鍍材料為銅； 甩正膠，光刻膠的厚度為10um，光刻膠烘干溫度為92°C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導(dǎo)體的光刻膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體，厚度為10 U m， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5um，光刻膠烘干溫度為90°C，時間 為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度 為10um，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝 刻蝕Cr/Cu底層；
(4) 、甩聚酰亞胺，厚度為40um;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直
到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止；
(5) 、濺射Cr/Cu/Cr底層，厚度為20nm/150nm/30nm;甩正膠，光刻膠的 厚度為15ym，光刻膠烘干溫度為92'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影， 得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍NiFe磁 芯，厚度為15ym;用丙酮去除所有光刻膠；
(6) 、甩正膠，光刻膠的厚度為25um，光刻膠烘干溫度為92°C，時間為 90分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的連接導(dǎo)體及引 腳的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體和引腳，厚度為 25ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚酰亞胺，厚度為40um;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直 到引腳和連接導(dǎo)體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為90nm;甩正膠，光刻膠厚度為15um，光刻 膠烘干溫度為92"C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈 和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層線圈和引腳，厚度為 15nm，電鍍材料為銅；
(9) 、去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層，將得到的微 型化磁通門傳感器在真空爐中25(TC下磁場退火3小時。
本實施例制得的基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的微型化磁通門傳感器，尺寸小于6mmx5rara，當(dāng)激勵線圈中通一頻率為40 KHz、電流幅值為300mA的交流電流時， 接收線圈能夠探測到土50nT以下的磁場，線性量程為土150ixT。 實施例3
(1 )、在清洗處理過的玻璃襯底的一面(稱為反面)濺射Cr層，厚度為300nm， 甩正膠，光刻膠厚度為10um，光刻膠烘干溫度為95。C，時間為30分鐘；將襯 底曝光、顯影后，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰亞胺并烘干 固化，厚度為5um，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號；
(2) 、在襯底的另一面(稱為正面)淀積Cr/Cu底層，厚度為80-100nm。 下面工藝均在正面上進(jìn)行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為20ym，光刻膠烘干溫度為90'C，時間為60 分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈的光刻膠 圖形；然后電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈，厚度為20"m，電鍍材料為銅； 甩正膠，光刻膠的厚度為10wm，光刻膠烘干溫度為90°C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導(dǎo)體的光刻膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體,厚度為lOum， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5ym，光刻膠烘干溫度為9(TC，時間 為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度 為10ixm，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝 刻蝕Cr/Cu底層；
(4) 、甩聚酰亞胺，厚度為40um;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直 到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止；
(5) 、濺射Cr/Cu/Cr底層，厚度為20nm/150nm/30nm;甩正膠，光刻膠的 厚度為20um，光刻膠烘干溫度為9(TC，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影， 得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍NiFe磁 芯，厚度為20um;用丙酮去除所有光刻膠；
(6) 、甩正膠，光刻膠的厚度為30um，光刻膠烘干溫度為9(TC，時間為 90分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的連接導(dǎo)體及引 腳的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體和引腳，厚度為 30iim，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚酰亞胺，厚度為40ym;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚酰亞胺，直到引腳和連接導(dǎo)體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm;甩正膠，光刻膠厚度為20um，光 刻膠烘干溫度為9(TC，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線 圈和接收線圏的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層線圈和引腳，厚度為 20um，電鍍材料為銅；
(9) 、去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層，將得到的微 型化磁通門傳感器在真空爐中25(TC下磁場退火3小時。
本實施例制得的基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的微型化磁通門傳感器，尺寸小于 6腿x5mm，當(dāng)激勵線圈中通一頻率為40 KHz、電流幅值為300mA的交流電流時， 接收線圈能夠探測到士50nT以下的磁場，線性量程為士200uT。
上述實施例中，所述的Cr/Cu底層，其制備參數(shù)為基底的真空為3X 10—4Pa， 濺射條件選擇為濺射Ar氣壓和濺射功率分別為0. 67 Pa和600W，氬氣流量為 50SCCM。
所述的采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層，其中采用的溶液濃度為HCI: H2O=30:70， 溫度為45。C。
所述的烘干固化聚酰亞胺，具體參數(shù)為甩聚酰亞胺時先低速800轉(zhuǎn)/分鐘 維持10秒，再快速2000轉(zhuǎn)/分鐘維持30秒，然后進(jìn)行烘干，固化工藝為120°C、 180°C、 22(TC各1小時，然后于25(TC氬氣氣氛下固化2小時，最后隨爐冷卻。
權(quán)利要求
1、一種微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟第一步、在清洗處理過的玻璃襯底的一面濺射Cr層，甩正膠、烘干；曝光、顯影；刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰亞胺、烘干固化，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號；第二步、在玻璃襯底的另一面淀積Cr/Cu底層，下面工藝均在此面上進(jìn)行；第三步、甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到激勵線圈和接收線圈的底層線圈的光刻膠圖形；電鍍底層線圈；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到連接導(dǎo)體的光刻膠圖形；電鍍連接導(dǎo)體；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳；去光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層；第四步、甩聚酰亞胺、烘干固化；拋光聚酰亞胺，直到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止；第五步、濺射Cr/Cu/Cr底層；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍磁芯的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍磁芯；去光刻膠；第六步、甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的連接導(dǎo)體及引腳的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體和引腳；去光刻膠，刻蝕Cr層，刻蝕Cr/Cu層底；第七步、甩聚酰亞胺、烘干固化；拋光聚酰亞胺，直到引腳和連接導(dǎo)體暴露為止；第八步、濺射Cr/Cu底層；甩正膠、烘干；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層線圈和引腳；第九步、去光刻膠，刻蝕Cr/Cu底層，真空磁場退火。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第一步，具體為在清洗處理過的玻璃襯底的一面濺射O層，厚度為100 — 300nm，甩正膠，光刻膠厚度為5 — 10 u m，光刻膠烘干溫度為95°C，時間為30 分鐘；將襯底曝光、顯影后，采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚酰 亞胺并烘干固化，厚度為3—5ym，得到雙面套刻對準(zhǔn)符號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，第 二步中，所述Cr/Cu底層，厚度為80 — 100nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所述第三步，具體為甩正膠，光刻膠厚度為10—20um，光刻膠烘干溫度為90 一95。C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈 的底層線圈的光刻膠圖形；然后電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈，厚度為 10—20pm，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為10iim，光刻膠烘干溫度 為90—95。C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導(dǎo)體的光刻膠 圖形；電鍍連接導(dǎo)體，厚度為10ym，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為 5ixm，光刻膠烘干溫度為9(TC，時間為30分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到 引腳的光刻膠圖形；電鍍引腳，厚度為10ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除所有 的光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第四步和第七步中，甩聚酰亞胺，厚度為40nm;烘干固化聚酰亞胺；拋光聚 酰亞胺，直到連接導(dǎo)體和引腳暴露為止。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第五步，具體為濺射Cr/Cu/Cr底層，厚度為20nm/150nm/30nm;甩正膠， 光刻膠的厚度為10 — 20um，光刻膠烘干溫度為90—95。C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影，得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕 Cr層；電鍍NiFe磁芯，厚度為10—20um;用丙酮去除所有光刻膠。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第六步，具體為甩正膠，光刻膠的厚度為20—30ym，光刻膠烘干溫度為90 一95'C，時間為90分鐘；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈 的連接導(dǎo)體及引腳的光刻膠圖形；采用化學(xué)濕法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導(dǎo)體 和引腳，厚度為20—30ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，采用化學(xué)濕法 工藝刻蝕Cr層，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第八步，具體為濺射Cr/Cu底層，厚度為80 — 100nm;甩正膠，光刻膠厚度 為10—20um,光刻膠烘干溫度為90—95。C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與 顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線圈的頂層線圈及引腳的光刻膠圖形；電鍍頂層 線圈和引腳，厚度為10—20um，電鍍材料為銅。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述第九步，具體為去除光刻膠，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu底層，將得到的微型化磁通門傳感器在真空爐中250'C下磁場退火3小時。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化磁通門傳感器的制作方法，其特征是，所 述的烘干固化聚酰亞胺，具體參數(shù)為甩聚酰亞胺時先低速800轉(zhuǎn)/分鐘維持10 秒，再快速2000轉(zhuǎn)/分鐘維持30秒，然后進(jìn)行烘干，固化工藝為120°C、 180°C、 22(TC各1小時，然后于25(TC氬氣氣氛下固化2小時，最后隨爐冷卻。
全文摘要
一種微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的微型化磁通門傳感器的制作方法，具體如下制作雙面套刻符號；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍激勵線圈和接收線圈的底層線圈、連接導(dǎo)體和引腳；去光刻膠和底層；甩聚酰亞胺、固化及拋光；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍磁芯、連接導(dǎo)體和引腳；去正膠和底層；甩聚酰亞胺、固化及拋光；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍激勵線圈和接收線圈的頂層線圈和引腳；去光刻膠和底層；磁場退火。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)磁通門傳感器的穩(wěn)定性、重復(fù)性差、批量化的問題，制造工藝與大規(guī)模集成電路工藝兼容，可以和接口電路集成制造，在許多新的領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
文檔編號B81C1/00GK101481080SQ20091004610
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者文 丁, 勇 周, 周志敏, 沖 雷 申請人:上海交通大學(xué)