使用高磁导率软磁薄膜覆盖平面线圈可以增强线圈的电感。由于软磁材料磁化过程的非线性,其磁导率随外磁场变化,这也就导致线圈电感对外磁场的敏感性。利用该特性可以设计磁性薄膜/平面线圈/磁性薄膜叠层结构磁传感器。本文以非晶薄膜/平面线圈叠层结构为研究对象。该平面叠层结构具有易于微型化、激励频率低、灵敏度高等优点。本文从结构几何尺寸和非晶薄膜退磁效应两方面分析了其对叠层结构磁场敏感性的影响,并通过互感耦合结构设计提高了叠层结构的灵敏度,同时降低了噪声水平。在几何尺寸对叠层结构磁敏感性影响分析方面,本文在磁性材料/导线/磁性材料三明治结构电感模型的基础上进一步推导和分析,研究了磁性材料与导线的相对位置、磁性材料宽度、磁性材料厚度、三明治结构上下两磁性材料间距和导线宽度等几何因素对叠层结构整体电感量随磁性材料磁导率的变化趋势的影响。分析结果表明,对本文所研究叠层结构传感器进行几何尺寸设计时,应尽量减小两磁性薄膜间距与导线宽度比值且应尽量提高磁性材料宽度与导线宽度比值,如此均可有效提高该叠层结构的电感及电感随外磁场变化率。在磁性材料退磁效应对叠层结构磁敏感性影响分析方面,本文分析了不同形状及纵横比的磁性材料在外磁场下的磁化情况以及相应样品在外磁场下的电感变化率。磁化情况分析及测试结果表明,相同纵横比情况下,矩形磁性材料的整体有效磁导率较椭圆形更高;各样品退磁因子随坐标分布均表现出中心区域最小,越靠近边缘区域越大的趋势。对不同纵横比矩形和椭圆形磁性材料所构成样品的磁敏感性分析表明,相同纵横比下,矩形磁性材料样品的电感变化率更高;相同形状下,纵横比越大,相应样品的电感变化率更高。所以,对于提高叠层结构的磁敏感性,矩形磁性材料较椭圆形磁性材料更加有效,且应尽量提高非晶薄膜的纵横比。本文还通过互感耦合设计,利用线圈之间的互感耦合进一步提高叠层结构的磁场检测灵敏度。实验结果表明,相比于直接取线圈两端电压变化输出的非晶薄膜/平面线圈/非晶薄膜结构,通过互感耦合设计可以将其灵敏度提高5倍。同时,互感耦合结构也具有更低的噪声水平,我们测试得其在1Hz处得噪声水平为1.8μV,在感应线圈层数为3层时,磁场检测分辨率可达52.17nT。通过MEMS工艺可以显著减小上下两磁性薄膜间距,并辅以合适的磁性薄膜长宽比设计,该叠层结构的磁场检测灵敏度还可进一步提高。