一種z軸磁場(chǎng)加載裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種基于磁致伸縮材料測(cè)量Z軸磁場(chǎng)加載
目.0
【【背景技術(shù)】】
[0002]近幾年，包括蜂窩式電話在內(nèi)的移動(dòng)通信終端設(shè)備，迅速普及開來(lái)。為了便于攜帶，特別希望減小終端設(shè)備尺寸和重量，尤其是它的電子部件的尺寸和重量。聲表面波器件有利于尺寸和重量的減小，因而終端設(shè)備的高頻和中頻部件常常采用聲表面波濾波器。
[0003]由于壓電特性對(duì)外部環(huán)境變化的高靈敏度，SAW器件，如延遲線、反射延時(shí)線和諧振器，非常適合用于測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、壓力、加速度、振動(dòng)，和其他物理量。在通常情況下，SAW器件是在壓電基底上制作的，它包括一個(gè)或多個(gè)可將施加的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲表面波，再將聲表面波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的叉指式換能器(IDT)結(jié)構(gòu)，用來(lái)激發(fā)、接收、反射和傳播聲表面波。所有外部的物理量和/或化學(xué)成分都可導(dǎo)致可被基于SAW的傳感器所監(jiān)測(cè)到的壓電基底材料特性的變化。取決于SAW傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這樣的外部物理量和/或化學(xué)成分的變化可以被識(shí)別出來(lái)，它們或者與SAW諧振器的諧振頻率偏移相關(guān)聯(lián)，或者與SAW延遲線的延遲時(shí)間或電信號(hào)的相位偏移相關(guān)聯(lián)，或者與SAW延遲線結(jié)構(gòu)的反射功率譜密度的變化相關(guān)聯(lián)。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利名稱為“無(wú)源固態(tài)磁場(chǎng)傳感器”，專利號(hào)為ZL99239314.0的發(fā)明專利，該專利中提出:用磁致伸縮材料的面和壓電陶瓷的面相互接合組成磁場(chǎng)傳感器單元，以若干個(gè)上述傳感器單元重疊地組成磁場(chǎng)傳感器組件，以一層壓電元件層其二面復(fù)合磁致伸縮元件為佳，可測(cè)量轉(zhuǎn)速、流量，電流強(qiáng)度及磁成像、磁記錄和磁記錄介質(zhì)。其不足在于:所用的磁致伸縮材料產(chǎn)生的形變太小，理論上來(lái)講對(duì)壓電片的擠壓也很小，產(chǎn)生的信號(hào)非常微弱，不利于測(cè)量；尤其在Z軸方向的磁場(chǎng)測(cè)量十分困難。所用的壓電材料PZP跟現(xiàn)有的壓電材料相比，不論是相對(duì)介電常數(shù)還是壓電常數(shù)，都已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需要。另如ZL102426344的三軸磁場(chǎng)傳感器，界定一種隧道結(jié)磁電阻元件，但是靈敏度偏低，飽和場(chǎng)扎值偏大。再如CN103954920A專利申請(qǐng)，界定一種三軸線性磁傳感器，其中Z軸方向磁場(chǎng)通過(guò)一推挽電橋和多個(gè)磁通量控制器測(cè)量，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜；進(jìn)一步的，基于上述復(fù)合材料的磁傳感器是粘接成型的，界面結(jié)合力不穩(wěn)定，性能易受工藝和環(huán)境的影響，一致性差。而且，磁電效應(yīng)與復(fù)合材料的體積有關(guān)，且隨著復(fù)合材料體積的縮小迅速降低，所以難以實(shí)現(xiàn)器件的微型化和磁場(chǎng)方向辨別。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服在Z軸磁場(chǎng)方向測(cè)量困難的問(wèn)題，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的利用磁致伸縮材料進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量的Z軸磁場(chǎng)加載裝置。
[0006]本發(fā)明Z軸磁場(chǎng)加載裝置，包括一聲表面波基底，堆桟在所述聲表面波基底上的多個(gè)磁致伸縮薄膜層，其中所述多個(gè)磁致伸縮薄膜層相互分離設(shè)置且形成第一凹槽，所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置還包括設(shè)置在多個(gè)磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導(dǎo)器。
[0007]所述磁通引導(dǎo)器包括設(shè)置在磁致伸縮薄膜層上方的支撐引腳，及從所述支撐引腳向遠(yuǎn)離聲表面波基底方向衍生延伸的一磁通引導(dǎo)層。
[0008]所述支撐引腳相鄰之間設(shè)有與第一凹槽貫通的第二凹槽。
[0009]所述磁通引導(dǎo)層包括位于中央且被支撐引腳支撐的中間部分，和從中間部分向邊緣方向衍生延伸的邊緣部。
[0010]所述磁通引導(dǎo)層的邊緣部與磁致伸縮薄膜層之間形成第一間隙。
[0011 ] 所述第一間隙內(nèi)充填有防止塌陷的充填層。
[0012]所述磁致伸縮薄膜層的數(shù)量至少為兩個(gè)，相應(yīng)的兩個(gè)支撐引腳分別橋接在磁致伸縮薄膜層上。
[0013]第二凹槽/和第一凹槽/內(nèi)也可充填有防塌陷的另一充填層。
[0014]本發(fā)明Z軸磁場(chǎng)加載裝置，包括聲表面波基底，堆棧在所述聲表面波基底上的多個(gè)磁致伸縮薄膜層，和設(shè)置在多個(gè)磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導(dǎo)器，當(dāng)外加X軸或Y軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層的磁場(chǎng)大小相同，方向一致，差分計(jì)算輸出為零；而當(dāng)外加Z軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層的磁場(chǎng)大小相同，方向相反，通過(guò)差分計(jì)算輸出不為零，即該加載裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)Z軸磁場(chǎng)的測(cè)量。
【【附圖說(shuō)明】】
[0015]圖1為本發(fā)明Z軸磁場(chǎng)加載裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明Z軸磁場(chǎng)加載裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明在Z軸磁場(chǎng)方向磁力線走向示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明聲表面波傳感器作詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]參圖1-3所不，為本發(fā)明Z軸磁場(chǎng)加載裝置100，它包括一娃摻雜材料制成的聲表面波基底10，堆棧在所述聲表面波基底10上的多個(gè)磁致伸縮薄膜層20。所述磁致伸縮薄膜層20材料可以為FeCoSiB、FeBSiC、FeGa、FeGaB、CoFe、CoFeB、NiFe等鐵基合金單相材料或復(fù)合材料之一，它具有高磁導(dǎo)率、高磁致伸縮系數(shù)、低矯頑力、低飽和磁場(chǎng)的特點(diǎn)。其中所述多個(gè)磁致伸縮薄膜層20相互分離設(shè)置且形成第一凹槽21，所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置100還包括設(shè)置在多個(gè)磁致伸縮薄膜層20上方的磁通引導(dǎo)器30。所述磁通引導(dǎo)器30采用具有高磁導(dǎo)率的材料制成，能在單位體積內(nèi)增大外加磁場(chǎng)，提高整個(gè)加載裝置的靈敏度。在本實(shí)施例中，所述磁致伸縮薄膜層20的數(shù)量至少為兩個(gè)，即如圖所示在X-Y平面上的第一薄膜層20a和與第一薄膜層20a并排平行設(shè)置的第二薄膜層20b。第一凹槽21位于第一薄膜層20a和第二薄膜層20b之間。
[0020]所述磁致伸縮薄膜層20上還設(shè)有沿垂直于X-Y平面的Z軸方向堆棧的引導(dǎo)環(huán)境磁力線的磁通引導(dǎo)器30。所述磁通引導(dǎo)器包括分別設(shè)置在第一薄膜層20a和第二薄膜層20b上的支撐引腳31a，31b，及從所述支撐引腳31a，31b向遠(yuǎn)離聲表面波基底10方向衍生延伸的一磁通引導(dǎo)層32。在本實(shí)施例中，支撐引腳的數(shù)量不僅限于兩個(gè)，可根據(jù)磁致伸縮薄膜層20的數(shù)量和實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。兩個(gè)支撐引腳31a，31b之間的間隙形成第二凹槽31c,所述第二凹槽31c與第一凹槽21貫通。
[0021]另外，所述磁通引導(dǎo)層32包括位于中央且被支撐引腳支撐的中間部32a，和從中間部分32a向邊緣方向衍生延伸的邊緣部32b。由此，所述邊緣部32b與磁致伸縮薄膜層20之間形成第一間隙40以便于提高靈敏度。此外，為了防止邊緣部32塌陷在磁致伸縮薄膜層20上，所述第一間隙40內(nèi)充填有起支撐作用的充填層(未標(biāo)示)。同理，第二凹槽31c/和第一凹槽21內(nèi)也可充填有防塌陷的另一充填層。
[0022]本發(fā)明通過(guò)磁通引導(dǎo)器30改變外加磁場(chǎng)磁路，引導(dǎo)外加磁路進(jìn)入磁致伸縮薄膜層20。當(dāng)外加X軸或Y軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層20的磁場(chǎng)大小相同，方向一致，差分計(jì)算輸出為零；而當(dāng)外加Z軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層20的磁場(chǎng)大小相同，方向相反，通過(guò)差分計(jì)算輸出不為零，即該加載裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)Z軸磁場(chǎng)的測(cè)量。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Z軸磁場(chǎng)加載裝置，包括一聲表面波基底，堆棧在所述聲表面波基底上的多個(gè)磁致伸縮薄膜層，其特征在于:所述多個(gè)磁致伸縮薄膜層相互分離設(shè)置且形成第一凹槽，所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置還包括設(shè)置在多個(gè)磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導(dǎo)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述磁通引導(dǎo)器包括設(shè)置在磁致伸縮薄膜層上方的支撐引腳，及從所述支撐引腳向遠(yuǎn)離聲表面波基底方向衍生延伸的一磁通引導(dǎo)層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述支撐引腳相鄰之間設(shè)有與第一凹槽貫通的第二凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述磁通引導(dǎo)層包括位于中央且被支撐引腳支撐的中間部分，和從中間部分向邊緣方向衍生延伸的邊緣部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述磁通引導(dǎo)層的邊緣部與磁致伸縮薄膜層之間形成第一間隙。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述第一間隙內(nèi)充填有防止塌陷的充填層。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:所述磁致伸縮薄膜層的數(shù)量至少為兩個(gè)，相應(yīng)的兩個(gè)支撐引腳分別橋接在磁致伸縮薄膜層上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述Z軸磁場(chǎng)加載裝置，其特征在于:第二凹槽/和第一凹槽內(nèi)充填有防塌陷的另一充填層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及磁傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種基于磁致伸縮材料測(cè)量Z軸磁場(chǎng)加載裝置，它包括聲表面波基底，堆棧在所述聲表面波基底上的多個(gè)磁致伸縮薄膜層，和設(shè)置在多個(gè)磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導(dǎo)器，當(dāng)外加X軸或Y軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層的磁場(chǎng)大小相同，方向一致，差分計(jì)算輸出為零；而當(dāng)外加Z軸磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入磁致伸縮薄膜層的磁場(chǎng)大小相同，方向相反，通過(guò)差分計(jì)算輸出不為零，即該加載裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)Z軸磁場(chǎng)的測(cè)量。
【IPC分類】G01R33/18
【公開號(hào)】CN105158711
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510466709
【發(fā)明人】歐陽(yáng)君, 李楊, 童貝, 楊曉非, 陳實(shí), 劉瀏, 周卓帆
【申請(qǐng)人】瑞聲光電科技(常州)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日