微型化磁通門傳感器的製作方法

2023-06-15 20:40:36 2

專利名稱：微型化磁通門傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種微機電技術領域的磁敏傳感器的製作方法，具體是一種 基於微機電系統(MEMS)技術的微型化磁通門傳感器的製作方法。
背景技術：
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器件，它把與磁感 應強度有關的信息轉換成電信號。利用磁敏傳感器進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、工業過程控制、生物醫學、航空航天等 具有非常重要的應用前景和技術價值。作為高靈敏度的弱磁場傳感器，可廣泛用 於艦船和車輛等的電子指南針和導航系統、空間星際間的磁場測量和應用、飛行 器和微衛星的飛行姿態控制、潛艇探測、地球物理勘探、封裝檢測等。當前對弱 磁傳感器的需求迫使科學家提高磁敏傳感器的靈敏度、微型化並與電路系統集 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時已用於潛艇 的探測，近年來在衛星發射、運載火箭、太空飛行器等更是作為姿態敏感器而被廣泛 使用。傳統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 於骨架上，然後在其上纏繞線圈。其結果是體積大、高重量、靈敏度低及長期穩 定性差。90年代以來，微機電系統(MEMS)技術的飛速發展，為微型化磁通門傳 感器的研製提供了一條有效可靠的途徑。採用MEMS技術研製微型化、集成化的 磁通門傳感器成為國內外研究開發的熱點。與傳統的磁通門傳感器相比較，MEMS 磁通門傳感器結構緊湊，體積小、質量輕，安裝調試簡單，不怕震動撞擊，受環 境溫度變化影響小。採用MEMS技術研製的微型化磁通門傳感器，可廣泛應用於 航空航天、車輛、坦克和飛行器的導航和定位、潛艇和金屬物體的探測及通信衛 星上。
經對現有技術的文獻檢索發現，T. M. Liakopouls等(Trifon M. Liak叩oulos andChongH. Ahn)在《SENSORS AND ACTUATORS》(傳感器與執行器)(VOL. 77， pp. 66-72， 1999)上發表了 " A Micro —Fluxgate Magnetic Sensor UsingMicromachined Planar Solenoid Coils"(採用微機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。作者採用UV—LIGA厚膠工藝和電鍍工藝，在玻璃上研製出了 平面型3 —維磁芯螺線管線圈，用作激勵和接收線圈。磁芯為矩形一環形結構， 是採用電鍍技術電鍍的坡莫合金。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，採用平行磁通門結構設計，激勵線圈與接收線圈 處於平行位置，器件具有低的測量範圍。另外，作者採用光刻膠作絕緣層，光刻 膠具有機械性能差、強度低、絕緣性差及熱穩定性差等缺點，受外界衝擊影響大。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，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範圍、較低的功耗、 好的熱穩定性、體積小、重量輕、不怕震動撞擊及批量化生產等特點，可廣泛應 用於航空航天、車輛和飛行器等的導航和定位、潛艇和金屬物體的探測及通信衛 星上。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明採用微機電系統(MEMS)技術， 首先在襯底材料上製作雙面套刻對準符號，以便曝光時提高對準精度；採用準一 LIGA光刻技術和微電鍍技術製備激勵線圈和接收線圈；採用物理刻蝕技術去除 底層，避免溼法刻蝕工藝帶來的鑽蝕現象；採用微電鍍技術製備NiFe磁芯材料； 採用聚醯亞胺做絕緣材料，聚醯亞胺不僅起絕緣作用，還起到支撐、包裹的作用； 採用精密拋光工藝，有效解決了激勵線圈和接收線圈上、下層線圈的互聯問題。
本發明所涉及微型化磁通門傳感器的製作方法，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、烘乾；曝光、 顯影；刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯亞胺、烘乾固化，得到雙面套刻對準符號；
第二步、在玻璃襯底的另一面澱積Cr/Cu底層，下面工藝(第三歩到第九步) 均在此面上進行；
第三步、甩正膠、烘乾；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、烘乾；雙面套刻曝光、顯影， 得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體；甩正膠、烘乾；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、甩聚醯亞胺、烘乾固化；拋光聚醯亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止；
第五步、濺射Cr/Cu/Cr底層；甩正膠、烘乾；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、烘乾；雙面套刻曝光、顯影，得到電鍍激勵線圈和接收線 圈的連接導體及引腳的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍連接導體和引腳；去光刻 膠，刻蝕Cr層，刻蝕Cr/Cu層底；
第七步、甩聚醯亞胺、烘乾固化；拋光聚醯亞胺，直到引腳和連接導體暴露 為止；
第八步、濺射Cr/Cu底層；甩正膠、烘乾；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,光刻膠烘乾溫度為95°C，時間 為30分鐘；將襯底曝光、顯影后，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩 聚醯亞胺並烘乾固化，厚度為3 — 5um，得到雙面套刻對準符號。
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，光刻膠烘乾溫度 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；然後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，光刻膠烘乾溫 度為90—95'C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻 膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10iim，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度 為5"m，光刻膠烘乾溫度為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，甩聚醯亞胺，厚度為40ixm;烘乾固化聚醯亞胺； 拋光聚醯亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止。
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，光刻膠烘乾溫度為90—95。C，時間為60分 鍾；雙面套刻曝光與顯影，得到電鍍NiFe磁芯的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕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，光刻膠烘乾溫 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 收線圈的連接導體及引腳的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；電鍍連 接導體和引腳，厚度為20 — 30um，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，採用化 學溼法工藝刻蝕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，光刻膠烘乾溫度為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。
本發明與現有技術相比，具有以下有益的效果
(1) 本發明改變了傳統採用繞線方法製作磁芯結構螺線管型磁通門傳感器， 而採用微機電系統技術研製微型化磁通門傳感器，微機電系統技術可以與大規模 集成電路完全兼容，易於大批量生產，重複性好；
(2) 本發明採用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕底層，避免了溼法刻蝕出現鑽蝕 現象，得到均勻的激勵線圈和接收線圈；
(3) 本發明採用聚醯亞胺為絕緣層，聚醯亞胺具有很好的熱穩定性、優異 的機械性能及良好的抗環境影響能力；
(4) 本發明採用聚醯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) 本發明採用精密拋光技術，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) 本發明採用微機電系統技術研製微型化磁通門傳感器，與傳統磁通門 傳感器相比穩定性好、重複性高，沒有安裝調試過程，更加牢固，不易受環境溫 度變化和外加應力影響；
(7) 本發明採用微機電系統技術，可以直接在單軸微型化磁通門傳感器的
8基礎上實現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 造工藝和安裝調試過程；可以實現磁通門傳感器陣列；
(8)本發明採用微機電系統技術，工藝過程可直接與接口電路集成製造構 成不同用途的磁通門傳感器產品，廣泛應用於各種可攜式電子產品如手機、筆記 本電腦的GPS定位、飛彈慣性制導系統、小衛星方位姿態控制等。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限 於下述的實施例。
以下實施例製備得到的基於微機電系統技術的微型化磁通門傳感器，由襯 底、激勵線圈、接收線圈、磁芯、聚醯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於襯底上，由底層線圈、頂層線圈通過 連接導體連接形成，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、連接導體均通過聚醯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，光刻膠烘乾溫度為95'C，時間為30分鐘；將襯底 曝光、顯影后，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯亞胺並烘乾固 化，厚度為3um，得到雙面套刻對準符號；
(2) 、在襯底的另一面(稱為正面)澱積Cr/Cu底層，厚度為80tim。下面 工藝均在正面上進行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為10um，光刻膠烘乾溫度為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；然後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，光刻膠烘乾溫度為95'C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為lOum， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5iim，光刻膠烘乾溫度為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) 、甩聚醯亞胺，厚度為40ym;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直 到連接導體和引腳暴露為止；
(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，光刻膠烘乾溫度為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；採用化學溼法工藝刻蝕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，光刻膠烘乾溫度為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體及引 腳的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導體和引腳，厚度為 20um，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚醯亞胺，厚度為40um;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直 到引腳和連接導體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為80nm;甩正膠，光刻膠厚度為10ixm，光刻 膠烘乾溫度為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。
本實施例製得的基於微機電系統技術的微型化磁通門傳感器，尺寸小於 6ramx5ram，當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，光刻膠烘乾溫度為95'C，時間為30分鐘；將襯底 曝光、顯影后，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯亞胺並烘乾固 化，厚度為4um，得到雙面套刻對準符號；
(2)、在襯底的另一面(稱為正面)澱積Cr/Cu底層，厚度為90nrn。下面工藝均在正面上進行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為15ym，光刻膠烘乾溫度為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；然後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，光刻膠烘乾溫度為92°C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體，厚度為10 U m， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5um，光刻膠烘乾溫度為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) 、甩聚醯亞胺，厚度為40um;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直
到連接導體和引腳暴露為止；
(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，光刻膠烘乾溫度為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；採用化學溼法工藝刻蝕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，光刻膠烘乾溫度為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體及引 腳的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導體和引腳，厚度為 25ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚醯亞胺，厚度為40um;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直 到引腳和連接導體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為90nm;甩正膠，光刻膠厚度為15um，光刻 膠烘乾溫度為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。
本實施例製得的基於微機電系統技術的微型化磁通門傳感器，尺寸小於6mmx5rara，當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，光刻膠烘乾溫度為95。C，時間為30分鐘；將襯 底曝光、顯影后，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯亞胺並烘乾 固化，厚度為5um，得到雙面套刻對準符號；
(2) 、在襯底的另一面(稱為正面)澱積Cr/Cu底層，厚度為80-100nm。 下面工藝均在正面上進行；
(3) 、甩正膠，光刻膠厚度為20ym，光刻膠烘乾溫度為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；然後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，光刻膠烘乾溫度為90°C，時間為60分鐘；雙 面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體,厚度為lOum， 電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為5ym，光刻膠烘乾溫度為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) 、甩聚醯亞胺，厚度為40um;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直 到連接導體和引腳暴露為止；
(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，光刻膠烘乾溫度為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；採用化學溼法工藝刻蝕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，光刻膠烘乾溫度為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體及引 腳的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導體和引腳，厚度為 30iim，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層，用 Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底；
(7) 、甩聚醯亞胺，厚度為40ym;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚醯亞胺，直到引腳和連接導體暴露為止；
(8) 、濺射Cr/Cu底層，厚度為100nm;甩正膠，光刻膠厚度為20um，光 刻膠烘乾溫度為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。
本實施例製得的基於微機電系統技術的微型化磁通門傳感器，尺寸小於 6腿x5mm，當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，其製備參數為基底的真空為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。
所述的採用化學溼法工藝刻蝕Cr層，其中採用的溶液濃度為HCI: H2O=30:70， 溫度為45。C。
所述的烘乾固化聚醯亞胺，具體參數為甩聚醯亞胺時先低速800轉/分鐘 維持10秒，再快速2000轉/分鐘維持30秒，然後進行烘乾，固化工藝為120°C、 180°C、 22(TC各1小時，然後於25(TC氬氣氣氛下固化2小時，最後隨爐冷卻。
權利要求
1、一種微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵在於，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、烘乾；曝光、顯影；刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯亞胺、烘乾固化，得到雙面套刻對準符號；第二步、在玻璃襯底的另一面澱積Cr/Cu底層，下面工藝均在此面上進行；第三步、甩正膠、烘乾；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、烘乾；雙面套刻曝光、顯影，得到連接導體的光刻膠圖形；電鍍連接導體；甩正膠、烘乾；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、甩聚醯亞胺、烘乾固化；拋光聚醯亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止；第五步、濺射Cr/Cu/Cr底層；甩正膠、烘乾；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、烘乾；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體及引腳的光刻膠圖形；刻蝕Cr層；電鍍連接導體和引腳；去光刻膠，刻蝕Cr層，刻蝕Cr/Cu層底；第七步、甩聚醯亞胺、烘乾固化；拋光聚醯亞胺，直到引腳和連接導體暴露為止；第八步、濺射Cr/Cu底層；甩正膠、烘乾；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、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，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，光刻膠烘乾溫度為95°C，時間為30 分鐘；將襯底曝光、顯影后，採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；去光刻膠，甩聚醯 亞胺並烘乾固化，厚度為3—5ym，得到雙面套刻對準符號。
3、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，第 二步中，所述Cr/Cu底層，厚度為80 — 100nm。
4、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，所述第三步，具體為甩正膠，光刻膠厚度為10—20um，光刻膠烘乾溫度為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；然後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，光刻膠烘乾溫度 為90—95。C，時間為60分鐘；雙面套刻曝光與顯影后，得到連接導體的光刻膠 圖形；電鍍連接導體，厚度為10ym，電鍍材料為銅；甩正膠，光刻膠的厚度為 5ixm，光刻膠烘乾溫度為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、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，所 述第四步和第七步中，甩聚醯亞胺，厚度為40nm;烘乾固化聚醯亞胺；拋光聚 醯亞胺，直到連接導體和引腳暴露為止。
6、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，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，光刻膠烘乾溫度為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；採用化學溼法工藝刻蝕 Cr層；電鍍NiFe磁芯，厚度為10—20um;用丙酮去除所有光刻膠。
7、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，所 述第六步，具體為甩正膠，光刻膠的厚度為20—30ym，光刻膠烘乾溫度為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 的連接導體及引腳的光刻膠圖形；採用化學溼法工藝刻蝕Cr層；電鍍連接導體 和引腳，厚度為20—30ym，電鍍材料為銅；用丙酮去除光刻膠，採用化學溼法 工藝刻蝕Cr層，用Ar等離子體刻蝕工藝刻蝕Cr/Cu層底。
8、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，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,光刻膠烘乾溫度為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、 根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，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、根據權利要求1所述的微型化磁通門傳感器的製作方法，其特徵是，所 述的烘乾固化聚醯亞胺，具體參數為甩聚醯亞胺時先低速800轉/分鐘維持10 秒，再快速2000轉/分鐘維持30秒，然後進行烘乾，固化工藝為120°C、 180°C、 22(TC各1小時，然後於25(TC氬氣氣氛下固化2小時，最後隨爐冷卻。
全文摘要
一種微機電技術領域的微型化磁通門傳感器的製作方法，具體如下製作雙面套刻符號；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、連接導體和引腳；去光刻膠和底層；甩聚醯亞胺、固化及拋光；濺射底層；甩正膠、曝光、顯影；電鍍磁芯、連接導體和引腳；去正膠和底層；甩聚醯亞胺、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。本發明解決了傳統磁通門傳感器的穩定性、重複性差、批量化的問題，製造工藝與大規模集成電路工藝兼容，可以和接口電路集成製造，在許多新的領域具有廣泛應用。
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 優先權日2009年2月12日
發明者文 丁, 勇 周, 周志敏, 衝 雷 申請人:上海交通大學