一種z軸磁場加載裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁傳感器技術(shù)領域，具體指一種基于磁致伸縮材料測量Z軸磁場加載
目.0
【【背景技術(shù)】】
[0002]近幾年，包括蜂窩式電話在內(nèi)的移動通信終端設備，迅速普及開來。為了便于攜帶，特別希望減小終端設備尺寸和重量，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]由于壓電特性對外部環(huán)境變化的高靈敏度，SAW器件，如延遲線、反射延時線和諧振器，非常適合用于測量應力、應變、溫度、壓力、加速度、振動，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，它包括一個或多個可將施加的電信號轉(zhuǎn)換成聲表面波，再將聲表面波轉(zhuǎn)換為電信號的叉指式換能器(IDT)結(jié)構(gòu)，用來激發(fā)、接收、反射和傳播聲表面波。所有外部的物理量和/或化學成分都可導致可被基于SAW的傳感器所監(jiān)測到的壓電基底材料特性的變化。取決于SAW傳感器的設計結(jié)構(gòu)，這樣的外部物理量和/或化學成分的變化可以被識別出來，它們或者與SAW諧振器的諧振頻率偏移相關聯(lián)，或者與SAW延遲線的延遲時間或電信號的相位偏移相關聯(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聯(lián)。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利名稱為“無源固態(tài)磁場傳感器”，專利號為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傳感器單元，以若干個上述傳感器單元重疊地組成磁場傳感器組件，以一層壓電元件層其二面復合磁致伸縮元件為佳，可測量轉(zhuǎn)速、流量，電流強度及磁成像、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，理論上來講對壓電片的擠壓也很小，產(chǎn)生的信號非常微弱，不利于測量；尤其在Z軸方向的磁場測量十分困難。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，飽和場扎值偏大。再如CN103954920A專利申請，界定一種三軸線性磁傳感器，其中Z軸方向磁場通過一推挽電橋和多個磁通量控制器測量，其結(jié)構(gòu)復雜；進一步的，基于上述復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，磁電效應與復合材料的體積有關，且隨著復合材料體積的縮小迅速降低，所以難以實現(xiàn)器件的微型化和磁場方向辨別。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的在于克服在Z軸磁場方向測量困難的問題，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的利用磁致伸縮材料進行磁場測量的Z軸磁場加載裝置。
[0006]本發(fā)明Z軸磁場加載裝置，包括一聲表面波基底，堆桟在所述聲表面波基底上的多個磁致伸縮薄膜層，其中所述多個磁致伸縮薄膜層相互分離設置且形成第一凹槽，所述Z軸磁場加載裝置還包括設置在多個磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導器。
[0007]所述磁通引導器包括設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離聲表面波基底方向衍生延伸的一磁通引導層。
[0008]所述支撐引腳相鄰之間設有與第一凹槽貫通的第二凹槽。
[0009]所述磁通引導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，相應的兩個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磁致伸縮薄膜層，和設置在多個磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導器，當外加X軸或Y軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層的磁場大小相同，方向一致，差分計算輸出為零；而當外加Z軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層的磁場大小相同，方向相反，通過差分計算輸出不為零，即該加載裝置可實現(xiàn)對Z軸磁場的測量。
【【附圖說明】】
[0015]圖1為本發(fā)明Z軸磁場加載裝置的立體結(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軸磁場方向磁力線走向示意圖。
【【具體實施方式】】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明聲表面波傳感器作詳細說明。
[0019]參圖1-3所不，為本發(fā)明Z軸磁場加載裝置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合材料之一，它具有高磁導率、高磁致伸縮系數(shù)、低矯頑力、低飽和磁場的特點。其中所述多個磁致伸縮薄膜層20相互分離設置且形成第一凹槽21，所述Z軸磁場加載裝置100還包括設置在多個磁致伸縮薄膜層20上方的磁通引導器30。所述磁通引導器30采用具有高磁導率的材料制成，能在單位體積內(nèi)增大外加磁場，提高整個加載裝置的靈敏度。在本實施例中，所述磁致伸縮薄膜層20的數(shù)量至少為兩個，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上還設有沿垂直于X-Y平面的Z軸方向堆棧的引導環(huán)境磁力線的磁通引導器30。所述磁通引導器包括分別設置在第一薄膜層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向遠離聲表面波基底10方向衍生延伸的一磁通引導層32。在本實施例中，支撐引腳的數(shù)量不僅限于兩個，可根據(jù)磁致伸縮薄膜層20的數(shù)量和實際需要進行調(diào)整。兩個支撐引腳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)明通過磁通引導器30改變外加磁場磁路，引導外加磁路進入磁致伸縮薄膜層20。當外加X軸或Y軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層20的磁場大小相同，方向一致，差分計算輸出為零；而當外加Z軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層20的磁場大小相同，方向相反，通過差分計算輸出不為零，即該加載裝置可實現(xiàn)對Z軸磁場的測量。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術(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，皆應納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Z軸磁場加載裝置，包括一聲表面波基底，堆棧在所述聲表面波基底上的多個磁致伸縮薄膜層，其特征在于:所述多個磁致伸縮薄膜層相互分離設置且形成第一凹槽，所述Z軸磁場加載裝置還包括設置在多個磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述Z軸磁場加載裝置，其特征在于:所述磁通引導器包括設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離聲表面波基底方向衍生延伸的一磁通引導層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述Z軸磁場加載裝置，其特征在于:所述支撐引腳相鄰之間設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軸磁場加載裝置，其特征在于:所述磁通引導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軸磁場加載裝置，其特征在于:所述磁通引導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，相應的兩個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)領域，具體指一種基于磁致伸縮材料測量Z軸磁場加載裝置，它包括聲表面波基底，堆棧在所述聲表面波基底上的多個磁致伸縮薄膜層，和設置在多個磁致伸縮薄膜層上方的磁通引導器，當外加X軸或Y軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層的磁場大小相同，方向一致，差分計算輸出為零；而當外加Z軸磁場時，進入磁致伸縮薄膜層的磁場大小相同，方向相反，通過差分計算輸出不為零，即該加載裝置可實現(xiàn)對Z軸磁場的測量。
【IPC分類】G01R33/18
【公開號】CN105158711
【申請?zhí)枴緾N201510466709
【發(fā)明人】歐陽君, 李楊, 童貝, 楊曉非, 陳實, 劉瀏, 周卓帆
【申請人】瑞聲光電科技(常州)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月31日